2012. gadā oficiāli tika atklāta Habla kosmiskā teleskopa pierobežas lauku programma (pazīstama arī kā Habla dziļo lauku iniciatīva 2012. gadā). Šī projekta mērķis bija izpētīt vistālākās un vistālākās galaktikas Visumā, izmantojot gravitācijas objektīva paņēmienu, tādējādi padziļinot mūsu zināšanas par galaktiku agrīnu veidošanos. Līdz 2017. gadam programma Frontier Field tika pabeigta, un sākās smags visu tās apkopoto datu analīzes darbs.
Viens no interesantākajiem atradumiem Frontier Field datos ir zemas masas galaktiku atklāšana ar augstu zvaigžņu veidošanās ātrumu. Izpētījis “Paralēlie lauki” Abell 2744 un MACS J0416.1-2403 - diviem programmas pētītajiem galaktiku klasteriem - astronomu pāris atzīmēja to, ko viņi sauc par “mazajiem zilajiem punktiem” (LBD), atklājumu. kas ietekmē galaktiku veidošanos un globālos klasterus.
Pētījums, kurā sīki aprakstīti viņu atklājumi, nesen parādījās tiešsaistē ar virsrakstu “Mazi zili punkti Habla kosmiskā teleskopa pierobežas laukos: globālo kopu priekšgājēji?”. Pētījuma komandā bija Dr Debra Meloy Elmegreen - Vassaras koledžas astronomijas profesors - un Dr Bruce G. Elmegreen, T.J., IBM Pētniecības nodaļas astronoms. Vatsona pētniecības centrs Jorktounas augstienē.
Vienkārši sakot, programma Frontier Fields izmantoja Habla kosmisko teleskopu, lai novērotu sešus masīvus galaktiku kopus optiskā un gandrīz infrasarkanā viļņa garumā - attiecīgi ar savu uzlaboto apsekojumu kameru (ACS) un platā lauka kameru 3 (WFC3). Šīs masīvās galaktikas tika izmantotas, lai palielinātu un izstieptu attālo galaktiku, kas atrodas aiz tām, attēlus, kuri citādi bija pārāk vāji, lai Hablu varētu tieši redzēt (aka. Gravitācijas objektīvi).
Kamēr viena no šīm Habla kamerām skatītos uz galaktiku kopu, otra vienlaikus skatītu blakus esošo debesu plāksteri. Šie blakus esošie plankumi ir pazīstami kā “paralēli lauki”, citādi vāji reģioni, kas sniedz visdziļāko ieskatu agrīnajā Visumā. Kā Dr. Bruce Elmegreen pastāstīja Space Magazine pa e-pastu:
“HFF programmas mērķis ir dziļu attēlu uzņemšana no 6 debesu reģioniem, kur ir galaktiku kopas, jo šie kopas ar gravitācijas objektīva efektu palielina fona galaktikas. Tādā veidā mēs varam redzēt ne tikai ar tiešu debesu attēliem vien. Izmantojot šo palielināšanas paņēmienu, ir pētītas daudzas galaktikas. Galaktiku kopas ir svarīgas, jo tās ir lielas masas koncentrācijas, kas veido spēcīgas gravitācijas lēcas. ”
Šīs sešas galaktiku kopas, kas tika izmantotas projekta vajadzībām, ietvēra Abell 2744, MACS J0416.1-2403 un to paralēlos laukus, no kuriem pēdējie bija šī pētījuma centrālais punkts. Šīs un pārējās kopas tika izmantotas, lai atrastu galaktikas, kas pastāvēja tikai 600 līdz 900 miljonus gadu pēc Lielā sprādziena. Šīs galaktikas un to atbilstošās paralēles jau bija katalogizētas, izmantojot datoru algoritmus, kas attēlos automātiski atrada galaktikas un noteica to īpašības.
Kā pētījumu duets skaidro savā pētījumā, nesenie liela mēroga dziļi pētījumi ļāva pētīt mazākas galaktikas ar lielāku sarkano nobīdi. Tajos ietilpst “zaļie zirnīši” - gaismas, kompaktas un nelielas masas galaktikas ar lielu īpatnējo zvaigžņu veidošanās ātrumu - un vēl zemākas masas “mellenes”, mazās zvaigžņotās galaktikas, kas ir zaļo zirnīšu vājš pagarinājums, kas parāda arī intensīvu zvaigžņu veidošanās ātrumu .
Izmantojot iepriekšminētos katalogus un izpētot paralēlos laukus Abell 2744 un MACS J0416.1-2403, komanda devās meklēt citus mazmasas galaktiku piemērus ar augstu zvaigžņu veidošanās ātrumu. Tās mērķis bija izmērīt šo punduru galaktiku īpašības un noskaidrot, vai kāda no to pozīcijām atbilst tur, kur, kā zināms, ir izveidojušies gredzenveida kopas.
Viņi atrada to, ko viņi sauca par “mazajiem zilajiem punktiem” (LBS), kas ir pat “mellenēm” zemākas masas versijas. Debra Elmegreen pa e-pastu pastāstīja Space Magazine:
“Pārbaudot attēlus (katrā laukā ir ap 3400 galaktiku), es pamanīju gadījuma rakstura galaktikas, kas parādījās kā mazi zili punktiņi, kas bija ļoti intriģējoši, ņemot vērā Brūsa iepriekšējo teorētisko darbu par punduru galaktikām. Publicētajos katalogos bija iekļautas sarkanās nobīdes un zvaigžņu veidošanās ātrumi un masas katrai galaktikai, un izrādās, ka mazie zilie punkti ir nelielas masas galaktikas ar ļoti lielu zvaigžņu veidošanās ātrumu to masai. ”
Šīs galaktikas neuzrādīja struktūru, tāpēc Debra un Brūss sakārtoja galaktiku attēlus 3 dažādos sarkanā nobīdes diapazonos (kas katrā sastādīja aptuveni 20 galaktikas), lai izveidotu dziļākus attēlus. "Tomēr viņiem joprojām nebija struktūras vai vāji pagarināta ārējā diska," sacīja Debra, "tāpēc tie ir izšķirtspējas robežas, vidējie izmēri ir 100-200 parseki (apmēram 300-600 gaismas gadi) un masas daži miljoni reizes pārsniedz mūsu saules masa. ”
Beigu beigās viņi noteica, ka šajos LBD zvaigžņu veidošanās ātrumi ir ļoti augsti. Viņi arī atzīmēja, ka šīs punduru galaktikas bija ļoti jaunas, un to novērošanas laikā bija mazāk nekā 1% Visuma vecuma. "Tātad, tikko izveidojušās sīkās galaktikas, sacīja Brūss," un to zvaigžņu veidošanās ātrums ir pietiekami augsts, lai ņemtu vērā globulāros kopus, varbūt pa vienam katrā LBD, kad pēc dažiem desmitiem miljonu gadu zvaigzne tajos plīst. ”
Debra un Brūss Elmegrēns nav svešinieki augsta sarkana virziena galaktikām. Jau 2012. gadā Brūss publicēja darbu, kurā tika ierosināts, ka globālās kopas, kas riņķo pa Piena Ceļu (un lielāko daļu citu galaktiku), veidojas punduru galaktikās agrīnā Visuma laikā. Šīs punduru galaktikas kopš tā laika būtu ieguvušas lielākas galaktikas, piemēram, mūsu pašu, un kopas būtībā ir to paliekas.
Globular kopas būtībā ir masīvas zvaigžņu kopas, kas riņķo ap Piena ceļa Halo. Parasti tās ir apmēram 1 miljons Saules masu, un tās veido ļoti vecas zvaigznes - kaut kur apmēram 10 līdz 13 miljardi gadu. Aiz Piena ceļa daudzi parādās parastajās orbītās un Andromedas galaktikā, daži pat šķiet savienoti ar zvaigžņu straumi.
Kā skaidroja Brūss, viņa ir pārliecinošs arguments teorijai, ka globālās kopas veidojas no punduru galaktikām agrīnajā Visumā:
“Tas liek domāt, ka vāji metāliskie gredzenveida kopas ir blīvas paliekas no mazām galaktikām, kuras sagūstīja lielākas galaktikas, piemēram, Piena ceļš, un kuras plosīja plūdmaiņas spēki. Šī ideja par halo gredzenveida kopu izcelsmi ir meklējama vairākās desmitgadēs. Tādi būtu tikai metāli nabadzīgie, kas ir apmēram puse no kopsummas, jo punduru galaktikas salīdzinājumā ar lielajām galaktikām ir sliktas metāla, un tās arī bija vairāk metāla ir slikts agrīnajā Visumā. ”
Šim pētījumam ir daudz ietekmes uz mūsu izpratni par Visuma attīstību, kas bija Habla pierobežas lauku programmas galvenais mērķis. Pārbaudot agrīnā Visuma objektus un nosakot to īpašības, zinātnieki spēj noteikt, kā patiesībā radās mūsdienās pazīstamās struktūras - t.i., zvaigznes, galaktikas, kopas utt.
Šie paši pētījumi arī ļauj zinātniekiem izdarīt pamatotus minējumus par to, kurp Visums iet un kas no tām pašām struktūrām kļūs miljoniem vai pat miljardiem gadu pēc šī brīža. Īsāk sakot, zinot, kur mēs esam bijuši, mēs varam paredzēt, kurp mēs dodamies!
