2012. aastal käivitus ametlikult Hubble'i kosmoseteleskoobi piiriväljade programm (teise nimega Hubble Deep Fields Initiative 2012). Selle projekti eesmärk oli gravitatsiooniläätse tehnika abil uurida universumi kõige kaugemaid ja kaugemaid galaktikaid, edendades sellega meie teadmisi galaktikate varajasest moodustumisest. 2017. aastaks oli programm Frontier Field lõppenud ja algas kogu selle kogutud andmete analüüsimine.
Üks huvitavamaid leide Frontier Fieldsi andmetest on olnud madala massimassiga galaktikate avastamine, millel on suur tähtede moodustumise kiirus. Pärast programmi "Uuritud galaktikaparvede" Abell 2744 ja MACS J0416.1-2403 “paralleelväljade” uurimist märkisid astronoomide paar, et neid nimetatakse “väikesteks sinisteks punktideks” (LBD). millel on mõju galaktikate moodustumisele ja globaalsetele klastritele.
Nende tulemusi üksikasjalikult kirjeldav uuring ilmus hiljuti veebis pealkirjaga “Hubble'i kosmoseteleskoobi piiriväljade väikesed sinised punktid: kas globaalsete klastrite eellased?”. Uurimisrühm koosnes dr Debra Meloy Elmegreenist - Vassari kolledži astronoomiaprofessorist - ja dr Bruce G. Elmegreenist, kes oli T.J.-i IBMi uurimisosakonna astronoom. Watsoni uurimiskeskus Yorktown Heightsis.
Lihtsustatult öeldes kasutas Frontier Fieldsi programm Hubble'i kosmoseteleskoopi kuue massiivse galaktikaparve vaatlemiseks optilise ja lähi-infrapunakiirguse lainepikkustel - vastavalt selle täiustatud vaatluskaameraga (ACS) ja laineväljakaameraga 3 (WFC3). Neid massiivseid galaktikaid kasutati nende taga asuvate kaugete galaktikate piltide suurendamiseks ja venitamiseks, mis olid Hubble'ile muidu otse nägemiseks liiga nõrgad (aka. Gravitatsiooniläätsed).
Kuigi üks neist Hubble'i kaameratest vaataks galaktikaparve, vaataks teine samaaegselt külgnevat taevalaiku. Neid külgnevaid laike nimetatakse paralleelväljadeks, vastasel juhul on nõrgad piirkonnad, mis pakuvad varajase universumi sügavaimat pilku. Nagu dr Bruce Elmegreen kosmoseajakirjale e-posti teel ütles:
“HFF-programmi eesmärk on teha sügavaid pilte taeva 6 piirkonnast, kus on galaktikate klastrid, sest need klastrid suurendavad taustgalaktikaid gravitatsiooniläätse efekti kaudu. Sel viisil näeme kaugemale kui ainult pelgalt taeva otsese pildistamisega. Selle suurendusmeetodi abil on uuritud paljusid galaktikaid. Galaktikate klastrid on olulised, kuna need on suured massikontsentratsioonid, mis tekitavad tugevaid gravitatsioonilisi läätsi. ”
Selle projekti jaoks kasutatud kuue galaktikoklastri hulka kuulusid Abell 2744, MACS J0416.1-2403 ja nende paralleelsed väljad, millest viimased olid selle uuringu keskpunktiks. Neid ja teisi kobaraid kasutati galaktikate leidmiseks, mis eksisteerisid vaid 600–900 miljonit aastat pärast Suurt Pauku. Need galaktikad ja nende vastavad paralleelid olid juba kataloogitud, kasutades arvutialgoritme, mis leidsid piltidelt galaktikad automaatselt ja määrasid nende omadused.
Nagu teadusuuringute duo selgitab oma uuringus, on hiljutised ulatuslikud sügavad uuringud võimaldanud uurida väiksemaid galaktikaid suurema punanihkega. Nende hulka kuuluvad rohelised herned - helendavad, kompaktsed ja väikese massimassiga galaktikad, millel on suured tähekeste moodustumise kiirused - ja veelgi väiksema massiga "mustikad", väikesed tähepuruga galaktikad, mis on roheliste herneste nõrk pikendus ja millel on ka intensiivne tärnide moodustumise kiirus .
Kasutades eelnimetatud katalooge ja uurides Abell 2744 ja MACS J0416.1-2403 paralleelvälju, otsis meeskond teisi näiteid madala massimassiga galaktikatest, millel on suur tähtede moodustumise kiirus. Selle eesmärk oli mõõta nende kääbusgalaktikate galaktikaid ja vaadata, kas nende mis tahes positsioon vastab sellele, kus teadaolevalt on moodustunud globaalsed klastrid.
Nad leidsid, mida nad nimetasid “väikesteks sinisteks punktideks” (LBS), mis on isegi “mustikate” väiksema massiga versioonid. Debra Elmegreen rääkis kosmoseajakirjale e-postiga:
„Kujutisi uurides (igal põllul on tuvastatud umbes 3400 galaktikat) märkasin aeg-ajalt galaktikaid, mis paistsid väikeste siniste punktidena, mis oli Bruce'i varasema kääbusgalaktikaid käsitleva teoreetilise töö tõttu väga intrigeeriv. Avaldatud kataloogid sisaldasid iga galaktika punanihkeid ja tähtede moodustumise kiirust ning masse ja selgub, et väikesed sinised punktid on väikese massiga galaktikad, mille tähtede moodustumise mass on väga suur. "
Nendel galaktikatel ei olnud struktuuri, nii et Debra ja Bruce paigutasid galaktikate pildid kolme erinevasse punanihke vahemikku (mis töötas kokku umbes 20 galaktikat) sügavamate piltide loomiseks. "Siiski ei olnud neil mingit struktuuri ega nõrka laiendatud välimist ketast," ütles Debra, "nii et nad on eraldusvõime piiril, keskmise suurusega 100-200 parsekit (umbes 300-600 valgusaastat) ja massidega paar miljonit korda suurem. meie päikese mass. ”
Lõpuks otsustasid nad, et nende LBD-de piires on tähtede moodustumise määr väga kõrge. Samuti märkisid nad, et need kääbusgalaktikad olid väga noored, olles vaatluse ajal alla 1% universumi vanusest. "Nii et pisikesed galaktikad alles moodustasid, ütles Bruce," ja nende tähtede moodustumise kiirus on piisavalt suur, et arvestada globaalsete klastritega, võib-olla üks igas LBD-s, kui nende mõnes mõnekümne miljoni aasta pärast ilmub täht. ”
Debra ja Bruce Elmegreen pole punase nihkega galaktikatele võõrad. Veel 2012. aastal avaldas Bruce paberi, mis tegi ettepaneku, et Linnutee (ja enamiku teiste galaktikate) ümber tiirlevad globaalsed klastrid moodustasid kääbusgalaktikates varase universumi ajal. Neid kääbusgalaktikaid oleksid sellest ajast alates omandanud suuremad galaktikad nagu meie oma, ja kobarad on sisuliselt nende jäänused.
Globulaarsed klastrid on sisuliselt massiivsed täheparved, mis tiirlevad ümber Linnutee Halo. Need on tavaliselt umbes miljon päikesemassi ja koosnevad väga vanadest tähtedest - kuskil suurusjärgus 10–13 miljardit aastat. Linnuteest kaugemale ilmuvad paljud tavalistel orbiitidel ja Andromeda galaktikas, mõned paistavad isegi tähtede vooga ühendatud olevat.
Nagu Bruce selgitas, on tema jaoks kaalukas argument teooriale, mille kohaselt varajases universumis kääbusgalaktikatest moodustusid ümmargused klastrid:
„See viitab sellele, et metallivaesed globaalsed klastrid on väikeste galaktikate tihedad jäänused, mis haarati suurematest galaktikatest, nagu Linnutee, ja mille loodejõud lõhestasid. See idee halogeeniliste globaalsete klastrite päritolu kohta ulatub mitmesse aastakümnesse. See on umbes pool koguarvust, näiteks kääbusgalaktikad on metallidevaesed, võrreldes suurte galaktikatega, ja need olid ka rohkem vaeses universumis metallivaeseid. ”
Sellel uuringul on palju mõju meie arusaamale, kuidas universum arenes, mis oli Hubble'i piiriväljade programmi peamine eesmärk. Uurides varajases universumis olevaid objekte ja määrates nende omadused, on teadlastel võimalik kindlaks teha, kuidas tänapäeval meile tuttavad struktuurid - st tähed, galaktikad, klastrid jne - päriselt tekkisid.
Need samad uuringud võimaldavad teadlastel teha ka haritud oletusi selle kohta, kuhu universum liigub ja mis saab nendest samadest struktuuridest miljonite või isegi miljardite aastate pärast. Lühidalt, teadmine, kus oleme viibinud, võimaldab meil ennustada, kuhu me suundume!
