V roku 2012 sa oficiálne začal program Front Hubfields Hubble Space Telescope (aka. Hubble Deep Fields Initiative 2012). Účelom tohto projektu bolo študovať najmenšie a najvzdialenejšie galaxie vo vesmíre pomocou gravitačnej šošovky, a tak rozšíriť naše vedomosti o včasnej tvorbe galaxií. Do roku 2017 sa program Frontier Field zabalil a začala sa tvrdá práca na analýze všetkých zozbieraných údajov.
Jedným z najzaujímavejších nálezov v údajoch Frontier Fields bol objav galaxií s nízkou hmotnosťou s vysokou rýchlosťou formovania hviezd. Po preskúmaní „paralelných polí“ pre Abell 2744 a MACS J0416.1-2403 - dva zoskupenia galaxií študované programom - pár astronómov zaznamenal prítomnosť toho, čo označujú ako „Malé modré bodky“ (LBD), čo je nález čo má dopad na formovanie galaxií a globulárne zhluky.
Štúdia, ktorá podrobne popisuje ich zistenia, sa nedávno objavila online pod názvom „Malé modré bodky v hraničných poliach Hubbleovho vesmírneho teleskopu: predchodcovia guľových zhlukov?“. Študijný tím tvorili Dr. Debra Meloy Elmegreen - profesorka astronómie na Vassar College - a Dr. Bruce G. Elmegreen, astronóm s divíziou IBM Research Division na T.J. Výskumné centrum Watson v Yorktown Heights.
Zjednodušene povedané, program Frontier Fields použil Hubbleov vesmírny ďalekohľad na pozorovanie šiestich masívnych klastrov galaxií na optických vlnách a blízkych infračervených vlnách - so svojimi fotoaparátmi Advanced Camera for Surveys (ACS) a Wide Field Camera 3 (WFC3). Tieto masívne galaxie sa použili na zväčšenie a roztiahnutie obrázkov vzdialených galaxií umiestnených za nimi, ktoré boli inak príliš slabé na to, aby ich Hubble videl priamo (aka. Gravitačné šošovky).
Zatiaľ čo jedna z týchto Hubbleových kamier by sa pozerala na klaster galaxií, druhá by súčasne sledovala susednú časť oblohy. Tieto susedné oblasti sú známe ako „paralelné polia“, inak slabé oblasti, ktoré poskytujú niektoré z najhlbších pohľadov do skorého vesmíru. Bruce Elmegreen povedal časopisu Space Magazine e-mailom:
„Účelom programu HFF je nasnímať hlboké snímky šiestich oblastí oblohy, kde sú zhluky galaxií, pretože tieto zhluky zväčšujú pozadie galaxií prostredníctvom gravitačného efektu šošoviek. Týmto spôsobom môžeme vidieť viac ako len priame snímanie oblohy. Pomocou tejto techniky zväčšenia sa študovalo veľa galaxií. Zhluky galaxií sú dôležité, pretože sú to veľké hmotnostné koncentrácie, ktoré vytvárajú silné gravitačné šošovky. “
Medzi týchto šesť klastrov galaxií použitých na účely projektu patrili Abell 2744, MACS J0416.1-2403 a ich paralelné polia, z ktorých posledné boli ústredným bodom tejto štúdie. Tieto a ďalšie zhluky sa použili na nájdenie galaxií, ktoré existovali len 600 až 900 miliónov rokov po Veľkom tresku. Tieto galaxie a ich paralely už boli katalogizované pomocou počítačových algoritmov, ktoré automaticky našli galaxie v obrazoch a určili ich vlastnosti.
Ako výskumné duo ďalej vysvetľuje vo svojej štúdii, nedávne rozsiahle hlboké prieskumy umožnili štúdie menších galaxií pri vyšších červených posunoch. Patria sem „zelený hrášok“ - svetelné, kompaktné a nízkohmotné galaxie s vysokou špecifickou mierou tvorby hviezd - a dokonca aj „čučoriedky“ s nízkou hmotnosťou, malé hviezdicové galaxie, ktoré sú slabým rozšírením zeleného hrášku a ktoré tiež vykazujú intenzívne rýchlosti tvorby hviezd. ,
Použitím vyššie uvedených katalógov a skúmaním paralelných polí pre Abell 2744 a MACS J0416.1-2403, tím šiel hľadať ďalšie príklady nízkohmotných galaxií s vysokou rýchlosťou formovania hviezd. Účelom tohto bolo zmerať vlastnosti týchto trpasličích galaxií a zistiť, či sa niektoré z ich pozícií zhodujú s miestami, o ktorých je známe, že sa vytvorili guľovité zhluky.
Zistili, že to, čo označujú ako „Little Blue Dots“ (LBS), ktoré sú dokonca verziami „čučoriedok“ s nižšou hmotnosťou. Debra Elmegreen povedala časopisu Space Magazine e-mailom:
„Keď som skúmal obrázky (v každom poli bolo zistených asi 3 400 galaxií), všimol som si občasné galaxie, ktoré sa javili ako malé modré bodky, čo bolo veľmi zaujímavé kvôli predchádzajúcej Brucovej teoretickej práci o trpasličích galaxiách. Publikované katalógy obsahovali pre každú galaxiu červené posuny, rýchlosti formovania hviezd a hmotnosti a ukázalo sa, že malé modré bodky sú galaxie s nízkou hmotnosťou a veľmi vysokou rýchlosťou formovania hviezd. “
Tieto galaxie nevykazovali štruktúru, takže Debra a Bruce usporiadali obrazy galaxií do 3 rôznych rozsahov červeného posunu (ktorý každý z nich dosiahol asi 20 galaxií), aby vytvorili hlbšie obrázky. "Stále nevykazovali žiadnu štruktúru ani slabý rozšírený vonkajší disk," uviedla Debra, "takže sú na hranici rozlíšenia, s priemernou veľkosťou 100 - 200 parsec (asi 300 - 600 svetelných rokov) a hmotnosťou niekoľko miliónov krát množstvo nášho slnka. “
Nakoniec určili, že v týchto LBD boli rýchlosti tvorby hviezd veľmi vysoké. Tiež si všimli, že tieto trpasličí galaxie boli veľmi mladé a v čase, keď boli pozorované, boli vo veku menej ako 1%. „Práve sa vytvorili drobné galaxie,“ povedal Bruce, „a ich rýchlosť formovania hviezd je dosť vysoká na to, aby zodpovedali globulárnym zhlukom, možno jeden v každej LBD, keď v nich hviezda praskne po niekoľkých desiatkach miliónov rokov. "
Debra a Bruce Elmegreen nie sú cudzími galaxiami s vysokým červeným posunom. V roku 2012 Bruce publikoval dokument, ktorý naznačoval, že guľovité zhluky, ktoré obiehajú okolo Mliečnej dráhy (a väčšiny ostatných galaxií), sa vytvorili v trpasličích galaxiách počas skorého vesmíru. Tieto trpasličí galaxie by odvtedy získali väčšie galaxie, ako sú tie naše, a zhluky sú v podstate ich pozostatkami.
Guľové zhluky sú v podstate masívne hviezdokopy, ktoré obiehajú okolo Mliečnej dráhy Halo. Spravidla ide o približne 1 milión slnečných hmôt a sú tvorené veľmi starými hviezdami - niekde rádovo 10 až 13 miliárd rokov. Okrem Mliečnej dráhy sa mnoho objavuje na bežných obežných dráhach a v galaxii Andromeda, niektoré sa zdajú byť spojené prúdom hviezd.
Ako Bruce vysvetlil, jeho argument je presvedčivý pre teóriu, podľa ktorej sa guľovité zhluky tvorili z trpasličích galaxií v ranom vesmíre:
„To naznačuje, že globálne zhluky chudobné na kov sú husté zvyšky malých galaxií, ktoré zachytili väčšie galaxie, ako je Mliečna dráha, a roztrhli ich prílivové sily. Táto myšlienka vzniku halo guľových zhlukov siaha už niekoľko desaťročí ... Bol by to len ten kov, ktorý je taký, ktorý je asi polovicou celkového počtu, pretože trpasličie galaxie sú v porovnaní s veľkými galaxiami chudobné na kov a boli tiež viac kovu chudobných v ranom vesmíre. “
Táto štúdia má mnoho dôsledkov pre naše pochopenie toho, ako sa vesmír vyvíjal, čo bolo hlavným cieľom programu Hubble Frontier Fields. Preskúmaním objektov v ranom vesmíre a určením ich vlastností sú vedci schopní určiť, ako skutočne vyšli štruktúry, ktoré poznáme dnes - t. J. Hviezdy, galaxie, zhluky atď.
Tieto rovnaké štúdie tiež umožňujú vedcom robiť vzdelané odhady o tom, kam sa vesmír uberá a čo sa stane s rovnakými štruktúrami odteraz milióny alebo dokonca miliardy rokov. Stručne povedané, vedieť, kde sme boli, nám umožňuje predpovedať, kam smerujeme!
