2012'de Hubble Uzay Teleskobu Sınır Alanları programı (diğer adıyla Hubble Derin Alanlar Girişimi 2012) resmi olarak başladı. Bu projenin amacı, yerçekimi mercekleme tekniğini kullanarak Evrendeki en uzak ve en uzak gökadaları incelemek ve böylece erken galaksi oluşumu bilgimizi ilerletmekti. 2017 yılına kadar Frontier Field programı tamamlandı ve topladığı tüm verileri analiz etme zorluğu başladı.
Frontier Fields verilerindeki daha ilginç bulgulardan biri, yüksek yıldız oluşum oranlarına sahip düşük kütle gökadaların keşfi olmuştur. Abell 2744 ve MACS J0416.1-2403 için “paralel alanlar” incelendikten sonra - program tarafından incelenen iki galaksi kümesi - bir çift gökbilimci, “Küçük Mavi Noktalar” (LBD'ler) olarak adlandırdıklarının varlığını belirledi galaksi oluşumu ve küresel kümeler için etkileri vardır.
Bulgularını detaylandıran çalışma son zamanlarda “Hubble Uzay Teleskopu Sınır Alanlarındaki Küçük Mavi Noktalar: Küresel Kümelerin Öncüleri?” Başlığı altında online olarak yayınlandı. Çalışma ekibi, Vassar College'da astronomi profesörü olan Dr. Debra Meloy Elmegreen ve T.J.'de IBM Araştırma Bölümünden bir astronom olan Dr. Bruce G. Elmegreen'den oluşuyordu. Yorktown Heights Watson Araştırma Merkezi.
Basitçe ifade etmek gerekirse, Frontier Fields programı, sırasıyla Gelişmiş Anketler Kamerası (ACS) ve Geniş Alan Kamerası 3 (WFC3) ile optik ve kızılötesine yakın dalga boylarında altı büyük gökada kümesini gözlemlemek için Hubble Uzay Teleskobu'nu kullandı. Bu büyük gökadalar, Hubble'ın doğrudan görmesi için çok zayıf olan (yani yerçekimi mercekleri) arkalarındaki uzak gökadaların görüntülerini büyütmek ve genişletmek için kullanıldı.
Bu Hubble kameralarından biri bir galaksi kümesine bakarken diğeri aynı anda bitişik bir gökyüzü yamasını izleyecekti. Bu bitişik yamalar “paralel alanlar” olarak bilinir, aksi takdirde erken Evren'e en derin görünümlerden bazılarını sağlayan soluk bölgeler. Bruce Elmegreen'in Space Magazine'e e-posta yoluyla söylediği gibi:
“HFF programının amacı gökada kümelerinin bulunduğu gökyüzündeki 6 bölgenin derin görüntülerini almaktır, çünkü bu kümeler yerçekimi mercek etkisi ile arka plan gökadalarını büyütür. Bu şekilde, yalnızca gökyüzünün doğrudan görüntülenmesinden daha fazlasını görebiliriz. Birçok gökada bu büyütme tekniği kullanılarak incelenmiştir. Gökada kümeleri önemlidir, çünkü güçlü yerçekimi lensleri oluşturan büyük kütle konsantrasyonlarıdır. ”
Proje uğruna kullanılan bu altı gökada kümesi, Abell 2744, MACS J0416.1-2403 ve bunların paralel alanlarını içermekteydi; bunlardan ikincisi bu çalışmada odak noktasıydı. Bunlar ve diğer kümeler, Büyük Patlama'dan sadece 600 ila 900 milyon yıl sonra var olan galaksileri bulmak için kullanıldı. Bu galaksiler ve ilgili paralellikleri, görüntülerde galaksileri otomatik olarak bulan ve özelliklerini belirleyen bilgisayar algoritmaları kullanılarak zaten kataloglanmıştı.
Araştırma ikilisi çalışmalarında açıklamaya devam ettikçe, son zamanlarda yapılan büyük ölçekli derin araştırmalar, daha yüksek kırmızıya kaymalarda daha küçük gökadaların çalışmasını sağlamıştır. Bunlar arasında “yeşil bezelye” - yüksek spesifik yıldız oluşum oranlarına sahip aydınlık, kompakt ve düşük kütleli gökadalar - ve hatta daha düşük kütleli “yaban mersini”, yeşil bezelyenin hafif bir yıldız oluşumunu gösteren küçük yıldız patlaması gökadaları da vardır. .
Yukarıda belirtilen katalogları kullanarak ve Abell 2744 ve MACS J0416.1-2403 için paralel alanları inceleyen ekip, yüksek yıldız oluşum oranlarına sahip düşük kütleli gökadaların diğer örneklerini aramaya gitti. Bunun amacı, bu cüce gökadaların özelliklerini ölçmek ve konumlarından herhangi birinin küresel yıldız kümelerinin oluştuğu yerlere uygun olup olmadığını görmekti.
Buldukları şey, "yaban mersini" nin daha düşük kütleli versiyonları olan "Küçük Mavi Noktalar" (LBS) olarak adlandırdıkları şeydi. Debra Elmegreen Space Magazine'e e-posta yoluyla şunları söyledi:
“Görüntüleri incelerken (her alanda yaklaşık 3400 gökada tespit edildi), Bruce'un cüce galaksiler üzerindeki önceki teorik çalışması nedeniyle çok ilginç olan küçük mavi noktalar olarak ortaya çıkan zaman zaman gökadalar fark ettim. Yayınlanan kataloglar, her galaksi için kırmızıya kayma ve yıldız oluşum oranları ve kütleleri içeriyordu ve küçük mavi noktaların kütleleri için çok yüksek yıldız oluşum oranlarına sahip düşük kütle gökadaları olduğu ortaya çıktı. ”
Bu galaksiler yapı göstermedi, bu yüzden Debra ve Bruce daha derin görüntüler oluşturmak için galaksilerin görüntülerini 3 farklı kırmızıya kayma dizisine (her biri yaklaşık 20 galaksiye kadar) yığdı. Debra, “Yine de hiçbir yapı veya zayıf genişletilmiş dış disk göstermediler,” diyorlar, bu yüzden ortalama 100-200 parsek (yaklaşık 300-600 ışık yılı) boyutunda ve birkaç milyon kez kütlelerle Güneşimizin kütlesi. ”
Sonunda, bu LBD'lerde yıldız oluşum oranlarının çok yüksek olduğunu belirlediler. Ayrıca, bu cüce gökadaların çok genç olduklarını, gözlemlendikleri sırada Evrenin yaşının% 1'inden daha az olduğunu belirttiler. “Yani küçük gökadalar oluştu: dedi Bruce,” ve yıldız oluşum oranları, küresel yıldız kümelerini hesaba katacak kadar yüksek, belki de her bir LBD'de, onlarda yıldız patlamaları birkaç on milyon yıl sonra düştüğünde. ”
Debra ve Bruce Elmegreen, yüksek kırmızıya kayma gökadalarına yabancı değil. 2012'de Bruce, Samanyolu'nun (ve diğer birçok galaksinin) etrafında dönen küresel kümelerin, erken Evren sırasında cüce gökadalarda oluştuğunu öne süren bir makale yayınladı. Bu cüce gökadalar o zamandan beri bizimki gibi daha büyük gökadalar tarafından kazanılmış olacaklardı ve kümeler aslında onların kalıntıları.
Küresel kümeler aslında Samanyolu Halo'nun etrafında dönen büyük yıldız kümeleridir. Genellikle yaklaşık 1 milyon Güneş kütlesidir ve 10 ila 13 milyar yıl arasında bir yerde çok eski yıldızlardan oluşurlar. Samanyolu'nun ötesinde, birçoğu ortak yörüngelerde ve Andromeda Galaksisinde görülür, hatta bazıları bir yıldız akışı ile birbirine bağlı görünür.
Bruce'un açıkladığı gibi, onun, erken Evren'deki cüce gökadalardan oluşan küresel kümelerin teori için zorlayıcı bir argüman:
“Bu, metal zavallı küresel kümelerin, Samanyolu gibi daha büyük gökadalarla yakalanan ve gelgit kuvvetleri tarafından parçalanan küçük galaksilerin yoğun kalıntıları olduğunu gösteriyor. Halo küresel yıldız kümelerinin kökenine ilişkin bu fikir birkaç on yıl öncesine dayanır ... Bu, sadece böyle olan, toplamın yaklaşık yarısı olan metal-fakir olan olurdu, çünkü cüce galaksiler büyük galaksilere kıyasla metal fakirdir ve aynı zamanda erken evrende daha fazla metal fakiri var. ”
Bu çalışmanın, Hubble Frontier Fields programının ana amacı olan Evrenin nasıl evrildiğine dair anlayışımız üzerinde birçok etkisi vardır. Bilim adamları, Evrenin başındaki nesneleri inceleyerek ve özelliklerini belirleyerek, bugün tanıdık olduğumuz yapıların - yani yıldızlar, galaksiler, kümeler, vb. - gerçekten nasıl geldiğini belirleyebilirler.
Aynı araştırmalar, bilim insanlarının milyonlarca hatta milyarlarca yıl sonra aynı Evren'in nereye gittiği ve bu yapılardan ne olacağı konusunda eğitimli tahminler yapmalarına da izin veriyor. Kısacası, nerede olduğumuzu bilmek nereye gittiğimizi tahmin etmemizi sağlar!
