2012. године званично је почео програм Хуббле Спаце Телесцопе Фронтиер Фиелдс (ака. Хуббле Дееп Фиелдс Инитиативе 2012). Сврха овог пројекта била је да проучи најслађе и најудаљеније галаксије у Универзуму користећи технику гравитационог сочивања, унапређујући тако наше знање о раном формирању галаксија. До 2017. године програм Фронтиер Фиелд завршио се и започео је напоран рад на анализи свих података које је прикупио.
Једно од занимљивијих налаза у подацима на граничним пољима било је откривање галаксија ниске масе са високим стопама формирања звезда. Након испитивања „паралелних поља“ за Абелл 2744 и МАЦС Ј0416.1-2403 - два галаксија која су проучавана програмом - пар астронома приметио је присуство онога што они називају „Мале плаве тачке“ (ЛБДс), а налаз што има импликације на формирање галаксија и глобуларне накупине.
Студија која детаљно описује њихова открића недавно се појавила на мрежи под насловом „Мале плаве тачкице у пограничним пољима свемирског телескопа Хуббле: претходници глобуларних кластера?“. Студијски тим сачињавали су др Дебра Мелои Елмегреен - професор астрономије на колеџу Вассар - и др Бруце Г. Елмегреен, астроном из ИБМ-овог истраживачког одељења у Т.Ј. Ватсон Ресеарцх Центер у Иорктовн Хеигхтс-у.
Једноставније речено, програм Фронтиер Фиелдс користио је свемирски телескоп Хуббле за посматрање шест масивних кластера галаксије на оптичким и близу инфрацрвеним таласним дужинама - са напредном камером за анкете (АЦС) и ширококутном камером 3 (ВФЦ3). Ове огромне галаксије коришћене су за увећавање и растезање слика удаљених галаксија које се налазе иза њих, а које су иначе биле превише слабе да би их Хуббле могао директно видети (ака. Гравитациона сочива).
Док би једна од ових Хуббле камера гледала у галаксије, друга би истовремено гледала суседни комад неба. Ове суседне закрпе познате су и као „паралелна поља“, иначе слабашна подручја која пружају неке од најдубљих погледа у рани Универзум. Као што је др. Бруце Елмегреен рекао за Спаце Магазине путем е-маила:
„Сврха ХФФ програма је снимање дубоких слика 6 небеских области у којима постоје гроздови галаксија, јер ти кластери увећавају позадинске галаксије помоћу ефекта гравитационе леће. На овај начин можемо видети даље него само директно сликање неба. Многе галаксије су проучаване помоћу ове технике увећања. Кластери галаксија су важни јер су велике масне концентрације које праве јака гравитациона сочива. "
Тих шест кластера галаксија коришћених за пројекат су укључивали Абелл 2744, МАЦС Ј0416.1-2403 и њихова паралелна поља, од којих је последња била жариште у овој студији. Ови и други кластери коришћени су за проналажење галаксија које су постојале само 600 до 900 милиона година након Великог праска. Те галаксије и њихове паралеле већ су каталогизиране помоћу рачунарских алгоритама који су аутоматски пронашли галаксије у сликама и одредили њихова својства.
Како истраживачки двојац даље објашњава у својој студији, недавна велика дубинска истраживања омогућила су студије мањих галаксија на већим црвеним помацима. Ту спадају „зелени грашак“ - светлуцаве, компактне галаксије мале масе са високим специфичним стопама формирања звезда - па чак и „боровнице“ мање масе, мале галаксије звезда које су слабашни продужетак зеленог грашка који такође показују интензивне стопе формирања звезда .
Користећи горе наведене каталоге и испитујући паралелна поља за Абелл 2744 и МАЦС Ј0416.1-2403, тим је кренуо у потрагу за другим примерима галаксија мале масе са високим стопама формирања звезда. Сврха тога била је измјерити својства ових патуљастих галаксија и провјерити да ли је било који од њихових положаја усклађен с оним гдје се зна да се формирају кугласти кластери.
Пронашли су оно што су назвали „Плаве тачкице“ (ЛБС), а то су верзије „боровница“ ниже масе. Дебра Елмегреен рекла је за Спаце Магазине путем е-маила:
„Када сам прегледавао слике (на сваком пољу откривено је око 3400 галаксија), приметио сам повремене галаксије које су се појавиле као мале плаве тачке, што је било веома интригантно због претходног теоријског рада Бруцеа о патуљастим галаксијама. Објављени каталози обухватали су црвене промене и стопе формирања звезда и масе за сваку галаксију, а испада да су мале плаве тачке галаксије ниске масе са врло високим стопама формирања звезда за њихову масу. "
Те галаксије нису показале структуру, па су Дебра и Бруце наслагали слике галаксија у 3 различита распона црвеног померања (који су радили на око 20 галаксија) како би створили дубље слике. „Ипак нису показали никакву структуру или слаб проширени спољни диск“, рекла је Дебра, „тако да су на граници резолуције, са просечним величинама од 100-200 парсекса (око 300-600 светлосних година) и масама од неколико милиона пута већу од маса нашег сунца. "
На крају су утврдили да су у оквиру ових ЛБД-а стопа формирања звезда била врло висока. Они су такође приметили да су ове патуљасте галаксије биле врло младе, што је било мање од 1% старости Универзума у време када су посматране. „Дакле, малене галаксије које су се управо створиле“, рекао је Бруце, „и њихове стопе формирања звезда су довољно високе да би се рачунале на глобуларне кластере, можда по један у сваком ЛБД-у, када звезда која букне у њима вири после неколико десетина милиона година. “
Дебра и Бруце Елмегреен нису странци високим галаксијама црвеног померања. Бруце је 2012. објавио чланак који је сугерисао да се кугласти кластери који орбитирају око Млечног пута (и већине других галаксија) формирали у патуљастим галаксијама током раног Универзума. Те патуљасте галаксије од тада би стекле веће галаксије попут наше, а кластери су у основи њихови остаци.
Глобуларни гроздови су у основи масивни звездасти кластери који орбитирају око Млечног Пута Хало. Обично су око милион соларних маса и чине их звезде које су веома старе - негде у редовима од 10 до 13 милијарди година. Иза Млечног пута многи се појављују у заједничким орбитама и у галаксији Андромеда, а неки чак изгледају повезани токовима звезда.
Као што је Бруце објаснио, његов је убедљив аргумент за теорију да су кугласти кластери формирани од патуљастих галаксија у раном Универзуму:
„Ово сугерише да су металне куглице сиромашне металима густи остаци малих галаксија које су заробиле веће галаксије, попут Млечног пута, и раздвојене силама плима. Ова идеја за порекло хало глобуларних кластера сеже неколико деценија ... Били би само металик сиромашни такви, што је отприлике половина од укупног броја, јер су патуљасте галаксије метално сиромашне у поређењу са великим галаксијама, а биле су и више метала сиромашно у раном свемиру. "
Ова студија има много импликација на наше разумевање како се универзум развијао, што је био главни циљ програма Хуббле Фронтиер Фиелдс. Испитивањем објеката у раном Универзуму и одређивањем њихових својстава научници могу да утврде одакле су заиста настале структуре са којима смо данас познати - тј. Звезде, галаксије, кластери итд.
Исте студије такође омогућавају научницима да поучавају куда иде Универзум и шта ће бити са тим истим структурама милионима или чак милијардама година од сада. Укратко, знајући где смо стигли, омогућава нам да предвидимо где ћемо се упутити!
