У 2012 році офіційно стартувала програма космічного телескопа Хаббла «Прикордонні поля» (ака. Hubble Deep Fields Fields Initiative 2012). Метою цього проекту було вивчення найменших та найвіддаленіших галактик у Всесвіті за допомогою технології гравітаційного лінзування, таким чином просуваючи наші знання про раннє утворення Галактики. До 2017 року програма Frontier Field завершилася, і почалася наполеглива робота з аналізу всіх зібраних даних.
Однією з найцікавіших знахідок у межах даних Прикордонних полів було відкриття галактик низької маси з високими швидкостями формування зірок. Вивчивши «паралельні поля» для Abell 2744 та MACS J0416.1-2403 - двох кластерних галактик, вивчених програмою - пара астрономів відзначила наявність того, що вони називають «Маленькі сині точки» (LBDs), знахідку що має значення для утворення галактик та кульових скупчень.
Дослідження, в якому детально описуються їхні висновки, нещодавно з’явилось в Інтернеті під назвою «Сині крапки в прикордонних полях космічного телескопа Хаббла: попередники глобулярних скупчень?». До складу дослідницької групи входили доктор Дебра Мелой Елмегрін - професор астрономії у Васарському коледжі - та доктор Брюс Г. Ельмегрін, астроном з науково-дослідного відділу IBM при T.J. Дослідницький центр Ватсона в Йорктаун-Хайтс.
Простіше кажучи, програма Frontier Fields використовувала космічний телескоп Хаббла для спостереження за шістьма масивними галактичними кластерами на оптичній і ближній інфрачервоній довжинах хвиль - за допомогою вдосконаленої камери для обстежень (ACS) та широкоформатної камери 3 (WFC3) відповідно. Ці масивні галактики використовувались для збільшення та розтягування зображень віддалених галактик, розташованих за ними, які в іншому випадку були занадто слабкими, щоб Хаббл бачив безпосередньо (ака. Гравітаційне лінзування).
Хоча одна з цих камер Хаббла дивилася б на скупчення галактик, інша одночасно переглядала б сусідній ділянку неба. Ці сусідні патчі відомі як "паралельні поля", інакше слабкі регіони, які надають деякі найглибші погляди в ранній Всесвіт. Як розповів доктор Брюс Ельмегрін, пише "Космічний журнал" електронною поштою:
«Мета програми HFF - зробити глибокі зображення 6 областей неба, де є скупчення галактик, оскільки ці кластери збільшують фонові галактики завдяки ефекту гравітаційної лінзи. Таким чином, ми можемо бачити далі, а не лише безпосередньо зображенням неба. Багато галактик було вивчено за допомогою цієї методики збільшення. Скупчення галактик важливі, оскільки це великі масові концентрації, які створюють сильні гравітаційні лінзи. "
Ці шість галактичних кластерів, які використовувались для проекту, включали Abell 2744, MACS J0416.1-2403 та їх паралельні поля, останнє з яких було основним центром у цьому дослідженні. Ці та інші скупчення використовувались для пошуку галактик, що існували лише через 600 - 900 мільйонів років після Великого вибуху. Ці галактики та їх відповідні паралелі вже були каталогізовані за допомогою комп'ютерних алгоритмів, які автоматично знаходили галактики у зображеннях та визначали їх властивості.
Як пояснюють дослідницький дует у своєму дослідженні, останні масштабні глибокі дослідження дали змогу вивчити менші галактики на вищих червоних змінах. До них відносяться «зелений горошок» - світяться, компактні галактики з низькою масою з високими питомими показниками утворення зірок - і навіть «чорниці» меншої маси, маленькі галактики зірчастого випромінювання, які є слабким продовженням зеленого гороху, які також демонструють інтенсивні темпи утворення зірок .
Використовуючи вищезазначені каталоги та вивчаючи паралельні поля для Abell 2744 та MACS J0416.1-2403, команда пішла шукати інші приклади галактик низької маси з високими швидкостями формування зірок. Метою цього було виміряти властивості цих карликових галактик і побачити, чи є якесь їх положення, відповідно до того, де формуються кульові скупчення.
Вони знайшли те, що вони назвали «маленькими блакитними крапками» (LBSs), які є навіть нижчою масою версії «чорниці». Дебра Ельмегрін повідомила Space Magazine електронною поштою:
"Коли я вивчав зображення (у кожному полі виявлено близько 3400 галактик), я помітив випадкові галактики, що з'явилися як маленькі сині точки, що було дуже інтригуючим через попередню теоретичну роботу Брюса щодо карликових галактик. Опубліковані каталоги включали зміну червоних і зіркових утворень та маси для кожної галактики, і виявляється, що маленькі сині точки є галактиками низької маси з дуже високими показниками утворення зірок для їх маси ".
Ці галактики не демонстрували структури, тому Дебра та Брюс склали зображення галактик у 3 різних діапазони червоного зміщення (які працювали приблизно до 20 галактик у кожній) для створення більш глибоких зображень. "Все ще вони не показали жодної структури або слабкого розширеного зовнішнього диска", - сказала Дебра, - тому вони знаходяться на межі роздільної здатності, із середніми розмірами 100-200 парсек (приблизно 300-600 світлових років) і масою в кілька мільйонів разів більше маси нашого сонця ».
Врешті-решт, вони визначили, що в цих ЛБД рівень зір утворення був дуже високим. Вони також зазначили, що ці карликові галактики були дуже молодими, на момент, коли їх спостерігали, менше 1% віку Всесвіту. «Отже, крихітні галактики щойно сформувалися, - сказав Брюс, - і їхні зіркові темпи утворення досить високі, щоб врахувати кульові скупчення, можливо, по одному у кожному ЛБД, коли зірка, що сплеснула в них, зникає через кілька десятків мільйонів років. "
Дебра та Брюс Ельмегрін не є чужими високим галактикам червоного зміщення. Ще в 2012 році Брюс опублікував документ, в якому висловив припущення, що кульові скупчення, що обходять навколо Чумацького Шляху (та більшість інших галактик), формувалися в карликових галактиках під час раннього Всесвіту. Ці карликові галактики з тих пір були б придбані більшими галактиками, такими як наші власні, а скупчення - це, по суті, їх залишки.
Кульові скупчення - це, по суті, масивні зіркові скупчення, які орбітують навколо ореолу Чумацького Шляху. Вони, як правило, близько 1 мільйона сонячних мас і складаються з дуже старих зірок - десь порядком від 10 до 13 мільярдів років. Поза Чумацьким Шляхом багато хто з'являється на загальних орбітах і в галактиці Андромеди, деякі навіть пов'язані потоком зірок.
Як пояснив Брюс, його переконливий аргумент для теорії, що кульові скупчення формуються з карликових галактик у ранньому Всесвіті:
«Це говорить про те, що кулеподібні скупчення бідних металами - це щільні залишки маленьких галактик, захоплених більшими галактиками, як Чумацький Шлях, і розірвані їх силами припливів. Ця ідея походження галоокулярних скупчень сягає декількох десятиліть ... Це був би лише бідний металом такий, який є приблизно вдвічі меншим, тому що карликові галактики є бідними на метал порівняно з великими галактиками, і вони також були більше бідних металів у ранньому Всесвіті ".
Це дослідження має багато наслідків для нашого розуміння того, як розвивався Всесвіт, що було головною метою програми Хаббл Пограничні поля. Вивчаючи предмети в ранньому Всесвіті та визначаючи їх властивості, вчені можуть визначити, як насправді виникли структури, з якими ми знайомі сьогодні - тобто зірки, галактики, скупчення тощо.
Ці ж дослідження також дозволяють вченим здогадуватися про те, куди йде Всесвіт і що стане з цими ж структурами через мільйони чи навіть мільярди років відтепер. Коротше кажучи, знання того, куди ми потрапили, дозволяє нам передбачити, куди ми прямуємо!
