Godine 2012. službeno je započeo program Hubble svemirskog teleskopa Frontier Fields (aka. Hubble Deep Fields Initiative 2012). Svrha ovog projekta bila je istražiti najslađe i najudaljenije galaksije u Svemiru pomoću tehnike gravitacijskog leća, poboljšavajući na taj način naše znanje o ranom stvaranju galaksija. Do 2017. godine program Frontier Field završio se s radom i započeo je naporan rad analize svih prikupljenih podataka.
Jedno od zanimljivijih nalaza unutar podataka o rubnim poljima bilo je otkrivanje galaksija niske mase s visokim stopama formiranja zvijezda. Nakon ispitivanja „paralelnih polja“ za Abell 2744 i MACS J0416.1-2403 - dva galaksija s grupom koje je program proučavao - par astronoma zabilježio je prisustvo onoga što oni nazivaju „Male plave točke“ (LBDs), a nalaz što ima posljedice za formiranje galaksija i globularne nakupine.
Studija koja detaljno opisuje njihova otkrića nedavno se pojavila na mreži pod naslovom „Male plave točke u pograničnim poljima svemirskog teleskopa Hubble: prethodnici globularnih klastera?“. Studijski tim činio je dr. Debra Meloy Elmegreen - profesor astronomije na Vassar Collegeu - i dr. Bruce G. Elmegreen, astronom iz IBM-ovog istraživačkog odjela u T.J. Watson istraživački centar u Yorktown Heightsu.
Jednostavno rečeno, program Frontier Fields upotrijebio je svemirski teleskop Hubble za promatranje šest masivnih galaksija na optičkim i blizu infracrvenim valnim duljinama - s naprednom kamerom za ankete (ACS) i širokokutnom kamerom 3 (WFC3). Ove ogromne galaksije korištene su za povećavanje i rastezanje slika udaljenih galaksija smještenih iza njih, koje su inače previše slabe da bi ih Hubble mogao izravno vidjeti (aka. Gravitacijsko leće).
Dok bi jedna od ovih Hubbleovih kamera gledala u galaksiju, druga bi istovremeno gledala susjedni komad neba. Ove susjedne zakrpe poznate su i kao "paralelna polja", inače slabašna područja koja pružaju neke od najdubljih pogleda u rani svemir. Kao što je dr. Bruce Elmegreen rekao za Space Magazine putem e-maila:
„Svrha programa HFF je snimiti duboke slike 6 regija neba u kojima se nalaze nakupine galaksija, jer ti klasteri uvećavaju pozadinske galaksije djelovanjem gravitacione leće. Na taj način možemo vidjeti i dalje, nego samo izravno slikanje neba. Mnoge galaksije proučavane su pomoću ove tehnike povećavanja. Klasteri galaksija su važni jer su velike masne koncentracije koje stvaraju snažne gravitacijske leće. "
Tih šest nakupina galaksije korištenih za projekt su uključivali Abell 2744, MACS J0416.1-2403 i njihova paralelna polja, od kojih je posljednja bila žarište u ovom istraživanju. Ovi i drugi klasteri korišteni su za pronalaženje galaksija koje su postojale samo 600 do 900 milijuna godina nakon Velikog praska. Te su galaksije i njihove paralele već bile katalogizirane pomoću računalnih algoritama koji su automatski pronašli galaksije u slikama i odredili njihova svojstva.
Kako istraživački dvojac dalje objašnjava u svojoj studiji, nedavna velika dubinska istraživanja omogućila su studije manjih galaksija na višim crvenim pomacima. Tu spadaju „zeleni grašak“ - svjetlosne, kompaktne galaksije male mase sa visokim specifičnim stopama formiranja zvijezda - pa čak i „borovnice“ manje mase, male galaksije zvijezda koje su blijedo proširenje zelenog graška koje također pokazuju intenzivne stope stvaranja zvijezda ,
Koristeći gore navedene kataloge i ispitujući paralelna polja za Abell 2744 i MACS J0416.1-2403, tim je krenuo u potragu za drugim primjerima galaksija male mase s visokim stopama formiranja zvijezda. Svrha toga bila je izmjeriti svojstva ovih patuljastih galaksija i provjeriti da li se podudara s bilo kojim položajem tamo gdje se zna da se formiraju globularni klasteri.
Pronašli su ono što su nazvali "Plave točkice" (LBSs), a to su verzije "borovnica" još manje. Debra Elmegreen rekla je za Space Magazine e-poštom:
"Kada sam pregledavao slike (na svakom polju otkriveno je oko 3400 galaksija), primijetio sam povremene galaksije koje su se pojavile kao male plave točke, što je bilo vrlo intrigantno zbog prethodnog teorijskog rada Brucea o patuljastim galaksijama. Objavljeni katalozi uključivali su crvene pomake i stope formiranja zvijezda i mase za svaku galaksiju, a ispada da su male plave točke galaksije niske mase s vrlo visokim stopama formiranja zvijezda za njihovu masu. "
Te galaksije nisu imale strukturu, pa su Debra i Bruce rasporedili slike galaksija u 3 različita raspona crvenog pomaka (koji su radili na oko 20 galaksija) kako bi stvorili dublje slike. "Ipak nisu pokazali nikakvu strukturu ili slab produljeni vanjski disk", rekla je Debra, "tako da su na granici razlučivosti, s prosječnim veličinama od 100-200 parseksa (oko 300-600 svjetlosnih godina) i masama od nekoliko milijuna puta većim masa našeg sunca. "
Na kraju su utvrdili da su unutar tih LBD-a stope formiranja zvijezda vrlo visoke. Oni su također primijetili da su te patuljaste galaksije bile vrlo mlade, da su bile manje od 1% starosti svemira u vrijeme kad su bile promatrane. "Dakle, malene galaksije koje su se upravo stvorile", rekao je Bruce, "i njihove stope stvaranja zvijezda su dovoljno visoke da bi mogle objasniti globularne klastere, možda po jedan u svakom LBD-u, kad zvijezda koja praska u njih spušta se nakon nekoliko desetaka milijuna godina. ”
Debra i Bruce Elmegreen nisu stranci visokim galaksijama crvenog pomaka. Još 2012. godine Bruce je objavio članak u kojem se sugerira da su globularne nakupine koje okružuju Mliječni put (i većina drugih galaksija) formirane u patuljastim galaksijama tijekom ranog Svemira. Te patuljaste galaksije od tada bi stekle veće galaksije poput naše, a klasteri su u osnovi njihovi ostaci.
Globularni grozdovi su u osnovi masivni zvjezdani grozdovi koji orbitiraju oko Haloa Mliječnog Puta. Obično su oko milijun solarnih masa i čine ih zvijezde vrlo stare - negdje redom od 10 do 13 milijardi godina. Iza Mliječnog puta mnogi se pojavljuju u zajedničkim orbitama i u Andromedovoj galaksiji, a neki čak izgledaju povezani tokovima zvijezda.
Kao što je Bruce objasnio, njegov je uvjerljiv argument za teoriju da su kuglasti klasteri nastali iz patuljastih galaksija u ranom Svemiru:
"Ovo upućuje na to da su metalne kuglice siromašne metalima gusti ostaci malih galaksija koje su osvojile veće galaksije, poput Mliječnog puta, i razdvojile ih plimske sile. Ideja o podrijetlu halo globularnih klastera seže nekoliko desetljeća ... Bili bi samo metalik siromašni takvi, što je otprilike polovica od ukupnog broja, jer su patuljaste galaksije metalno siromašne u odnosu na velike galaksije, a bile su i više siromašnih metalom u ranom svemiru. "
Ova studija ima mnogo implikacija na naše razumijevanje razvoja svemira, što je bio glavni cilj programa Hubble Frontier Fields. Ispitujući predmete u ranom Svemiru i određujući njihova svojstva, znanstvenici mogu utvrditi kako su uistinu nastale strukture s kojima smo danas poznati - tj. Zvijezde, galaksije, klasteri itd.
Te iste studije također omogućavaju znanstvenicima da poučavaju kuda ide Svemir i što će biti od tih istih struktura milijunima ili čak milijardama godina od sada. Ukratko, znajući gdje smo bili, omogućuje nam da predvidimo kamo ćemo krenuti!
