2012-ben hivatalosan elindult a Hubble Űrtávcső Frontier Fields programja (más néven Hubble Deep Fields Initiative 2012). Ennek a projektnek az volt a célja, hogy a gravitációs lencsés technikával tanulmányozza az univerzum legszélesebb és legtávolabbi galaxisát, elősegítve ezzel a korai galaxisképződés ismereteit. 2017-re a Frontier Field program befejeződött, és megkezdődött a gyűjtött adatok elemzésének kemény munkája.
Az egyik érdekesebb lelet a Frontier Fields adatai között az alacsony tömegű galaxisok felfedezése, nagy csillagképződés-sebességgel. Miután megvizsgálta az Abell 2744 és a MACS J0416.1-2403 „párhuzamos tereit” - a program által vizsgált két galaxis klasztert -, egy csillagászok megfigyelték a „kis kék pontok” -nak (LBD-k) hivatkozást. amely hatással van a galaxisok kialakulására és a gömbös klaszterekre.
Az eredményeket részletező tanulmány nemrégiben online jelent meg „Kis kék pontok a Hubble űrteleszkóp határterületein: a globális klaszterek előfutárai?” Cím alatt. A tanulmányozó csoport Dr. Debra Meloy Elmegreen-ből - a Vassar College csillagászati professzorából - és Dr. Bruce G. Elmegreen-ből, a T.J. IBM kutatási osztályának csillagászából állt. Watson Kutatóközpont Yorktown Heights-ban.
Egyszerűen fogalmazva: a Frontier Fields program a Hubble Űrtávcsövet használta hat hatalmas galaxiscsoport megfigyelésére optikai és közeli infravörös hullámhosszon - fejlett felmérési kamerájával (ACS) és a Wide Field Camera 3-tal (WFC3). Ezeket a hatalmas galaxisokat arra használták, hogy nagyítsák és meghosszabbítsák a mögöttük elhelyezkedő távoli galaxisok képeit, amelyek egyébként túl halványak voltak ahhoz, hogy a Hubble közvetlenül láthassa (más néven: gravitációs lencsék).
Míg az egyik ilyen Hubble kamera egy galaxisfürtre nézzen, a másik egyidejűleg egy szomszédos égfelületre nézzen. Ezeket a szomszédos foltokat „párhuzamos tereknek” nevezzük, egyébként olyan halvány régiók, amelyek a korai világegyetem mélyebb betekintését nyújtják. Ahogy Dr. Bruce Elmegreen e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„A HFF program célja, hogy mély képet készítsen az ég 6 régiójáról, ahol vannak galaxiscsoportok, mert ezek a klaszterek a gravitációs lencsehatás révén nagyítják a háttérgalaktikumokat. Ily módon nemcsak az ég közvetlen képalkotásával lehet látni. Sok galaxist tanulmányoztak ezzel a nagyítási technikával. A galaxiscsoportok fontosak, mivel nagy tömegkoncentrációk képezik az erős gravitációs lencséket. "
Ez a hat galaxis klaszter, amelyet a projekt céljából használtak, tartalmazta az Abell 2744-et, a MACS J0416.1-2403-at és azok párhuzamos tereit, amelyek utóbbi voltak a tanulmány fókuszpontja. Ezekkel és a többi klaszterrel olyan galaxisokat találtak, amelyek mindössze 600-900 millió évvel a Nagyrobbanás után léteztek. Ezeket a galaxisokat és a hozzájuk tartozó párhuzamokat már számítógépes algoritmusok segítségével katalogizálták, amelyek automatikusan megtalálják a galaxiseket a képekben és meghatározták azok tulajdonságait.
Ahogyan a kutatói duó tovább magyarázza tanulmányában, a közelmúltban elvégzett nagyszabású mélyreható felmérések lehetővé tették a kisebb galaxisok vizsgálatát nagyobb vöröseltolódással. Ide tartoznak a „zöldborsó” - fényes, kompakt és kis tömegű galaxisok, nagy fajlagos csillagképződés-sebességgel -, és még alacsonyabb tömegű „áfonya”, kis csillagszélű galaxisok, amelyek a zöldborsó halvány kiterjesztése, és szintén intenzív csillagképződés mutatják .
A fent említett katalógusok felhasználásával és az Abell 2744 és a MACS J0416.1-2403 párhuzamos tereinek megvizsgálásával a csoport további példákat kerest az alacsony tömegű galaxisokra, nagy csillagképződés-sebességgel. Ennek célja a törpe galaxisok tulajdonságainak mérése volt, és megvizsgálta, hogy van-e valamelyik helyzetük abban a helyzetben, ahol a globális klaszterek kialakultak.
Azt találták, amit „kis kék pontoknak” (LBS) neveztek, amelyek még a „fekete áfonya” alacsonyabb tömegű változatai. Debra Elmegreen e-mailben mondta a Space Magazine-nak:
„Amikor megvizsgáltam a képeket (mindegyik területen körülbelül 3400 galaxist észleltek), észleltem olyan alkalmi galaxisokat, amelyek kis kék pontokként jelentek meg, ami nagyon érdekes volt Bruce korábbi, törpe galaxisokkal kapcsolatos elméleti munkája miatt. A közzétett katalógusok tartalmazták a vöröseltolódásokat, a csillagok képződési sebességét és az egyes galaxisok tömegeit, és kiderült, hogy a kis kék pontok kis tömegű galaxisok, amelyek tömegüknél nagyon nagy csillagképződés-sebesség áll rendelkezésre. "
Ezeknek a galaxisoknak nem volt a szerkezete, ezért Debra és Bruce a galaxisok képeit 3 különböző vöröseltolódási tartományba (mindegyik körülbelül 20 galaxisra kidolgozva) egymásra helyezte, hogy mélyebb képeket hozzon létre. "Mégis nem mutattak felépítményt vagy gyenge meghosszabbított külső lemezt" - mondta Debra - tehát a felbontás határán vannak, átlagos méretük 100-200 parsec (körülbelül 300-600 fényév) és tömege néhány milliószorosa a napunk tömege. ”
Végül meghatározták, hogy ezekben az LBD-kben a csillagképződés aránya nagyon magas. Azt is megjegyezték, hogy ezek a törpe galaxisok nagyon fiatalok voltak, és a megfigyelésük idején kevesebb, mint 1% -uk az Univerzum életkorának. "Tehát az apró galaxisok csak most alakultak ki - mondta Bruce -, és csillagképződésük aránya elég magas ahhoz, hogy figyelembe vegye a gömb alakú klasztereket, amelyek talán mindegyik LBD-ben megtalálhatók, amikor a tizenkét millió évvel később a csillag felrobban. ”
Debra és Bruce Elmegreen nem idegenek a magas vöröseltolódású galaxisok számára. Már 2012-ben Bruce kiadott egy papírt, amely azt javasolta, hogy a Tejút körül keringő gömbös klaszterek (és a legtöbb más galaxis) törpe galaxisokban alakuljanak ki a korai világegyetem idején. Ezeket a törpe galaxisokat azóta nagyobb galaxisok szerezték meg, mint a miénk, és a klaszterek lényegében maradványaik.
A földgömb klaszterek alapvetően hatalmas csillagfürtök, amelyek a Tejút Halo körül keringnek. Jellemzően körülbelül 1 millió napelemes tömegű, és nagyon régi csillagokból állnak - valahol 10–13 milliárd év nagyságrendben. A Tejút mellett sokan közönséges pályákon és az Andromeda galaxisban jelennek meg, néhányan még a csillagok patakja köti össze.
Mint Bruce kifejtette, az ő kényszerítő érve annak az elméletnek, miszerint a globális klaszterek törpe galaxisokból alakultak ki a korai világegyetemben:
"Ez arra utal, hogy a fémszegény gömbös klaszterek a kis galaxisok sűrű maradványai, amelyeket nagyobb galaxisok fogtak el, például a Tejút, és amelyek árapályos erőkkel szakadtak el. A halogén gömbös klaszterek származásának ez a gondolata több évtizeden nyúlik vissza ... Csak a fémszegény lenne az, ami körülbelül a felének fele, mert a törpe galaxisok fémből gyengék a nagy galaxisokhoz képest, és ők is voltak több fémszegény a korai világegyetemben. ”
Ez a tanulmány számos szempontból befolyásolja az Univerzum fejlődésének megértését, amely a Hubble Frontier Fields program fő célja volt. A korai világegyetemben levő tárgyak megvizsgálásával és tulajdonságaik meghatározásával a tudósok meg tudják határozni, hogy azok a struktúrák, amelyekről napjainkban ismerkedünk - azaz csillagok, galaxisok, klaszterek stb. - származnak valóban.
Ugyanezek a tanulmányok azt is lehetővé teszik a tudósok számára, hogy képzett kitalálásokat készítsenek arról, hogy hova megy az Univerzum, és mi lesz ezekből a szerkezetekből millió vagy akár milliárd év múlva. Röviden: tudván, hogy hol vagyunk, megjósolhatjuk, hova megyünk!
