V roce 2012 byl oficiálně zahájen program Front Hub Fields Hubble Space Telescope (aka. Hubble Deep Fields Initiative 2012). Účelem tohoto projektu bylo studovat nejslabší a nejvzdálenější galaxie ve vesmíru technikou gravitačních čoček, a tak rozšířit naše znalosti o časné formaci galaxií. Do roku 2017 byl program Frontier Field zabalen a začalo se tvrdě pracovat na analýze všech shromážděných údajů.
Jedním z nejzajímavějších nálezů v datech Frontier Fields byl objev nízkohmotných galaxií s vysokou rychlostí formování hvězd. Po prozkoumání „paralelních polí“ pro Abell 2744 a MACS J0416.1-2403 - dva klastry galaxií studované programem - pár astronomů zaznamenal přítomnost toho, co označují jako „Little Blue Dots“ (LBD), což je nález což má důsledky pro formování galaxií a globulární shluky.
Studie, která podrobně popisuje jejich zjištění, se nedávno objevila online pod názvem „Malé modré tečky v hraničních polích Hubbleova kosmického dalekohledu: předchůdci globulárním klastrům?“. Studijní tým tvořili Dr. Debra Meloy Elmegreen - profesorka astronomie na Vassar College - a Dr. Bruce G. Elmegreen, astronom s IBM Research Division na T.J. Centrum výzkumu Watsona v Yorktown Heights.
Jednoduše řečeno, program Frontier Fields použil Hubbleův kosmický dalekohled k pozorování šesti masivních klastrů galaxií na optických a blízkých infračervených vlnových délkách - s Advanced Camera for Surveys (ACS) a Wide Field Camera 3 (WFC3). Tyto masivní galaxie byly použity k zvětšení a roztažení obrázků vzdálených galaxií umístěných za nimi, které byly jinak příliš slabé na to, aby je Hubble viděl přímo (aka. Gravitační čočky).
Zatímco jedna z těchto Hubbleových kamer by se dívala na shluk galaxií, druhá by současně viděla sousední část oblohy. Tyto sousední skvrny jsou známé jako „paralelní pole“, jinak slabé oblasti, které poskytují některé z nejhlubších pohledů do raného vesmíru. Jak Dr. Bruce Elmegreen řekl časopisu Space Magazine e-mailem:
„Účelem programu HFF je pořizovat hluboké snímky šesti oblastí oblohy, kde jsou shluky galaxií, protože tyto shluky zvětšují pozadí galaxií prostřednictvím gravitačního efektu čočky. Tímto způsobem můžeme vidět víc, než jen s přímým zobrazením oblohy samotné. Pomocí této techniky zvětšení bylo studováno mnoho galaxií. Shluky galaxií jsou důležité, protože jsou to velké hromadné koncentrace, které vytvářejí silné gravitační čočky. “
Těchto šest klastrů galaxií použitých pro projekt zahrnovalo Abell 2744, MACS J0416.1-2403 a jejich paralelní pole, z nichž druhá byla ústředním bodem této studie. Tyto a další shluky byly použity k nalezení galaxií, které existovaly pouhých 600 až 900 milionů let po Velkém třesku. Tyto galaxie a jejich paralely již byly katalogizovány pomocí počítačových algoritmů, které automaticky nacházely galaxie v obrazech a určovaly jejich vlastnosti.
Jak výzkumné duo vysvětluje ve své studii, nedávné rozsáhlé hluboké průzkumy umožnily studium menších galaxií při vyšších červených posunech. Patří sem „zelený hrášek“ - světelné, kompaktní a nízkohmotné galaxie s vysokou specifickou rychlostí formování hvězd - a dokonce i „borůvky“ s nízkou hmotností, malé hvězdicovité galaxie, které jsou slabým rozšířením zeleného hrášku, které také vykazují intenzivní rychlosti tvorby hvězd .
S využitím výše uvedených katalogů a zkoumáním paralelních polí pro Abell 2744 a MACS J0416.1-2403, tým šel hledat další příklady nízkohmotných galaxií s vysokou rychlostí formování hvězd. Účelem toho bylo změřit vlastnosti těchto trpasličích galaxií a zjistit, zda některá z jejich pozic souhlasí s tím, o čem je známo, že se vytvořily kulovité shluky.
Nalezli to, co označovali jako „Little Blue Dots“ (LBS), což jsou ještě nižší verze „borůvek“. Debra Elmegreen řekla časopisu Space Magazine e-mailem:
"Když jsem zkoumal obrázky (v každém poli bylo detekováno asi 3400 galaxií), všiml jsem si občasných galaxií, které vypadaly jako malé modré tečky, což bylo velmi zajímavé kvůli Bruceově předchozí teoretické práci na trpasličí galaxie." Publikované katalogy obsahovaly pro každou galaxii redshifts a rychlost formování hvězd a hmotnosti a ukázalo se, že malé modré tečky jsou galaxie s nízkou hmotností a velmi vysokou rychlostí formování hvězd. “
Tyto galaxie neukazovaly strukturu, a tak Debra a Bruce naskládali obrazy galaxií do 3 různých rozsahů červeného posunu (který vytvořil asi 20 galaxií), aby vytvořily hlubší obrazy. "Stále nevykazovali žádnou strukturu nebo slabý rozšířený vnější disk," řekla Debra, "takže jsou na hranici rozlišení, s průměrnou velikostí 100-200 parseců (asi 300-600 světelných let) a hmotností několik milionů krát hmota našeho slunce. “
Nakonec určili, že v těchto LBD byly rychlosti tvorby hvězd velmi vysoké. Také si všimli, že tyto trpasličí galaxie byly velmi mladé a v době, kdy byly pozorovány, byly ve věku vesmíru méně než 1%. "Právě se vytvořily malé galaxie," řekl Bruce, "a jejich míra formace hvězd je dostatečně vysoká, aby odpovídala globulárním klastrům, možná jeden v každém LBD, když v nich hvězda po několika desítkách milionů let spadne. “
Debra a Bruce Elmegreen nejsou žádnými cizími galaxiemi s vysokým červeným posunem. V roce 2012 Bruce publikoval dokument, který naznačoval, že kulové hvězdokupy, které obíhají Mléčnou dráhu (a většinu ostatních galaxií), se vytvořily v trpasličích galaxiích během raného vesmíru. Tyto trpasličí galaxie by od té doby byly získány většími galaxiemi, jako jsou ty naše, a shluky jsou v podstatě jejich zbytky.
Kulové hvězdokupy jsou v podstatě masivní hvězdokupy, které obíhají kolem Mléčné dráhy. Obvykle se jedná o asi 1 milion solárních hmot a jsou tvořeny velmi starými hvězdami - někde řádově 10 až 13 miliard let. Za Mléčnou dráhou se mnoho objevuje na společných drahách a v galaxii Andromeda, některé dokonce vypadají spojeny proudem hvězd.
Jak Bruce vysvětlil, jeho argument je přesvědčivým argumentem pro teorii, podle níž se kulové hvězdokupy tvořily z trpasličích galaxií v časném vesmíru:
"To naznačuje, že kulovité shluky chudé na kov jsou husté zbytky malých galaxií, které zachytily větší galaxie, jako je Mléčná dráha, a roztrhly se přílivovými silami." Tato představa o původu halo globulárních shluků sahá několik desetiletí ... Byl by to jen ten kovový, který je asi takhle poloviční, protože trpasličí galaxie jsou ve srovnání s velkými galaxiemi chudé na kovy a také více kovových chudých v ranném vesmíru. “
Tato studie má mnoho důsledků pro naše pochopení toho, jak se vesmír vyvíjel, což byl hlavní cíl programu Hubble Frontier Fields. Zkoumáním objektů v raném vesmíru a určením jejich vlastností jsou vědci schopni určit, jak skutečně struktury, které známe dnes - tj. Hvězdy, galaxie, shluky atd. - skutečně pocházejí.
Tato stejná studia také umožňují vědcům dělat vzdělané odhady o tom, kam vesmír směřuje a co se stane s těmi stejnými strukturami od nynějška milióny nebo dokonce miliardy let. Stručně řečeno, vědět, kde jsme byli, nám umožňuje předpovídat, kam směřujeme!
