Leta 2012 se je uradno začela program Hubble Space Telescope Frontier Fields (aka. Hubble Deep Fields Initiative 2012). Namen tega projekta je bil preučiti najhitrejše in najbolj oddaljene galaksije v vesolju z uporabo gravitacijske lečne tehnike, s čimer smo izboljšali svoje znanje o zgodnji tvorbi galaksij. Do leta 2017 se je program Frontier Field zaključil in začelo se je trdo delo analize vseh zbranih podatkov.
Ena bolj zanimivih najdb v podatkih mejnih polj je odkritje galaksij z nizko maso z visokimi stopnjami tvorjenja zvezd. Po pregledu "vzporednih polj" za Abell 2744 in MACS J0416.1-2403 - dve galaksiji grozdov, ki ju je preučeval program - je par astronomov ugotovil prisotnost tega, kar imenujejo "majhne modre pike" (LBDs), ugotovitev kar ima posledice za nastajanje galaksij in kroglične grozde.
Študija, ki podrobno opisuje njihove ugotovitve, se je nedavno pojavila na spletu pod naslovom "Male modre pike v mejnih poljih vesoljskega teleskopa Hubble: predhodniki krogličnih grozdov?". Študijsko skupino so sestavljali dr. Debra Meloy Elmegreen - profesor astronomije na univerzi Vassar - in dr. Bruce G. Elmegreen, astronom iz oddelka IBM za raziskave pri T.J. Watson Research Center v Yorktown Heightsu.
Preprosto povedano, program Frontier Fields je z vesoljskim teleskopom Hubble opazoval šest masivnih galaksijskih grozdov pri optičnih in skoraj infrardečih valovnih dolžinah - z napredno kamero za ankete (ACS) in široko polje 3 (WFC3). Te ogromne galaksije so bile uporabljene za povečevanje in raztezanje slik oddaljenih galaksij, ki se nahajajo za njimi, ki so bile sicer preveč omedleve, da bi jih Hubble lahko videl neposredno (aka. Gravitacijsko leče).
Medtem ko bi ena od teh Hubblovih kamer gledala v galaksijsko gručo, bi druga istočasno gledala sosednji obliž neba. Ti sosednji obliži so znani kot "vzporedna polja", sicer pa šibka področja, ki zagotavljajo nekaj najglobljega pogleda v zgodnji vesolje. Kot je dr. Bruce Elmegreen povedal za Space Magazine po e-pošti:
„Namen programa HFF je posneti globinske slike 6 območij neba, kjer so grozdi galaksij, saj ti grozdi povečujejo ozadne galaksije z učinkom gravitacijske leče. Na ta način lahko vidimo dlje kot samo z neposrednim slikanjem neba samega. Številne galaksije so bile raziskane s to tehniko povečave. Grozdi galaksij so pomembni, ker so velike masne koncentracije, ki dajejo močne gravitacijske leče. "
Teh šest grozdov, uporabljenih za projekt, je vključevalo Abell 2744, MACS J0416.1-2403 in njihova vzporedna polja, ki so bila glavna točka te študije. Ti in drugi grozdi so bili uporabljeni za iskanje galaksij, ki so obstajale le 600 do 900 milijonov let po velikem udaru. Te galaksije in njihovi ustrezni vzporedniki so že bili katalogizirani z računalniškimi algoritmi, ki so samodejno našli galaksije v slikah in določali njihove lastnosti.
Kot so v svoji študiji nadaljevali razlagalni dvoboji, so nedavne obsežne raziskave omogočile študije manjših galaksij na višjih rdečih premikih. Sem spadajo „zeleni grah“ - svetleče, kompaktne galaksije z nizko maso z visokimi specifičnimi stopnjami zvezd - in še bolj „borovnice“ z manjšo maso, majhne galaksije zvezdnega prahu, ki so šibek podaljšek zelenega graha, ki kažejo tudi intenzivne stopnje nastajanja zvezd .
S pomočjo zgoraj omenjenih katalogov in pregledovanjem vzporednih polj za Abell 2744 in MACS J0416.1-2403 je ekipa iskala druge primere galaksij z nizko maso z visokimi stopnjami tvorjenja zvezd. Namen tega je bil izmeriti lastnosti teh pritlikavih galaksij in preveriti, ali je bilo katero od njihovih položajev usklajeno s tistimi, kjer je znano, da so nastale kroglične grozdi.
Našli so tisto, kar so označili kot „modre modre pike“ (LBS), ki so še manjše množice „borovnic“. Debra Elmegreen je za Space Magazine povedala po e-pošti:
"Ko sem pregledoval slike (na vsakem polju je bilo odkritih približno 3400 galaksij), sem opazil občasne galaksije, ki so se pojavile kot majhne modre pike, kar je bilo zelo zanimivo zaradi Bruceovega prejšnjega teoretičnega dela o pritlikavih galaksijah. Objavljeni katalogi so vsebovali rdeče premike in stopnje nastajanja zvezd ter mase za vsako galaksijo, in izkazalo se je, da so majhne modre pike majhne galaksije z zelo visokimi stopnjami tvorjenja zvezd za njihovo maso. "
Te galaksije niso prikazale strukture, zato sta Debra in Bruce zložila slike galaksij v 3 različne obsege rdečega premikanja (ki so se razvili na približno 20 galaksij), da bi ustvarili globlje slike. "Še vedno niso pokazali nobene strukture ali šibkega podaljšanega zunanjega diska," je dejala Debra, "zato so na meji ločljivosti, povprečne velikosti 100-200 parseksov (približno 300-600 svetlobnih let) in mase nekaj milijonov krat večja od masa našega sonca. "
Na koncu so ugotovili, da so znotraj teh LBD stopnje nastajanja zvezd zelo visoke. Opozorili so tudi, da so bile te pritlikave galaksije zelo mlade, saj so bile v času opazovanja starejše od vesolja manj kot 1%. "Torej, majhne galaksije so se ravnokar oblikovale," je dejal Bruce, "in njihove stopnje nastajanja zvezd so dovolj visoke, da lahko upoštevajo kroglične grozde, morda enega v vsakem LBD, ko se zvezda, ki se je v njih vdrla, po nekaj deset milijonih let navzdol popusti. ”
Debra in Bruce Elmegreen nista tujca visokim galaksijam rdečega premikanja. Bruce je leta 2012 objavil članek, ki je predlagal, da se kroglasti grozdi, ki krožijo po Mlečni poti (in večini drugih galaksij), oblikujejo v pritlikavih galaksijah v zgodnjem vesolju. Te pritlikave galaksije bi od takrat pridobile večje galaksije, kot so naše, in grozdi so v bistvu njihovi ostanki.
Kroglasti grozdi so v bistvu masivni zvezdni grozdi, ki krožijo okoli haloa Mlečne poti. Tipično so približno milijon sončnih mas in so sestavljene iz zvezd, ki so zelo stare - nekje v vrstnem redu od 10 do 13 milijard let. Za Mlečno potjo se mnogi pojavljajo v skupni orbiti in v Andromedini galaksiji, nekateri so celo povezani s tokom zvezd.
Kot je pojasnil Bruce, je njegov prepričljiv argument za teorijo, da so kroglasti grozdi nastali iz pritlikavih galaksij v zgodnjem vesolju:
"To kaže, da so kroglične grozde, ki so slabe s kovinami, gosti ostanki majhnih galaksij, ki so jih ujele večje galaksije, kot je Mlečna pot, in jih raztrgale sile plimovanja. Ta ideja o nastanku halo krogličnih grozdov sega več desetletij ... Samo takšni, ki so kovinski, so takšni, ki so približno polovica celotne, saj so pritlikave galaksije kovinsko slabe v primerjavi z velikimi galaksijami in tudi več kovin je slabo v zgodnjem vesolju. "
Ta študija ima veliko posledic za naše razumevanje, kako se je vesolje razvijalo, kar je bil glavni cilj programa Hubble Frontier Fields. S pregledovanjem predmetov v zgodnjem vesolju in določitvijo njihovih lastnosti lahko znanstveniki ugotovijo, kako resnično izvirajo strukture, ki jih poznamo danes - tj. Zvezde, galaksije, grozdi itd.
Te iste študije omogočajo tudi znanstvenikom, da poučijo o tem, kam gre Vesolje in kaj bo s temi istimi strukturami čez milijone ali celo milijarde let. Skratka, vedenje, kje smo bili, nam omogoča napovedovanje, kam se bomo usmerili!
