ในปี 2012 โปรแกรมเขตแดนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (อาคา. หรือที่รู้จักในนามของเขตข้อมูลลึกฮับเบิล 2555) ได้เริ่มต้นอย่างเป็นทางการแล้ว โครงการนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษากาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดและไกลที่สุดในจักรวาลโดยใช้เทคนิคเลนส์แรงโน้มถ่วงดังนั้นจึงพัฒนาความรู้ของเราเกี่ยวกับการก่อตัวกาแลคซียุคแรก ภายในปี 2560 โปรแกรม Frontier Field ถูกปิดและการทำงานอย่างหนักในการวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดที่รวบรวมได้เริ่มขึ้น
การค้นพบที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่งในข้อมูล Frontier Fields คือการค้นพบกาแลคซีมวลต่ำที่มีอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์สูง หลังจากตรวจสอบ "เขตข้อมูลขนาน" สำหรับ Abell 2744 และ MACS J0416.1-2403 - กลุ่มกาแลคซีสองแห่งที่ศึกษาโดยโปรแกรม - นักดาราศาสตร์คู่หนึ่งสังเกตเห็นการปรากฏตัวของสิ่งที่พวกเขาอ้างถึงว่าเป็น "จุดเล็ก ๆ สีน้ำเงิน" (LBDs) ซึ่งมีผลกระทบต่อการก่อตัวกาแลคซีและกระจุกดาวทรงกลม
การศึกษาซึ่งรายละเอียดการค้นพบของพวกเขาเมื่อเร็ว ๆ นี้ปรากฏภายใต้ชื่อ“ จุดสีน้ำเงินเล็ก ๆ ในเขตกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล: ผู้บุกเบิกกลุ่มกระจุกดาวทรงกลม?” ทีมศึกษาประกอบด้วยดร. Debra Meloy Elmegreen ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่วิทยาลัย Vassar และ Dr. Bruce G. Elmegreen นักดาราศาสตร์จากแผนกวิจัยของ IBM ที่ T.J ศูนย์วิจัยวัตสันในยอร์กทาวน์ไฮทส์
โปรแกรม Frontier Fields ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในการสังเกตกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่จำนวน 6 แห่งที่ความยาวคลื่นแสงและใกล้อินฟราเรดด้วยกล้องขั้นสูงสำหรับการสำรวจ (ACS) และ Wide Field Camera 3 (WFC3) ตามลำดับ กาแลคซีขนาดใหญ่เหล่านี้ถูกใช้เพื่อขยายและขยายภาพของกาแลคซีระยะไกลที่อยู่ด้านหลังซึ่งเป็นภาพที่จางเกินไปสำหรับฮับเบิลที่จะมองเห็นโดยตรง (อาคา.
ในขณะที่หนึ่งในกล้องฮับเบิลเหล่านี้จะมองไปที่กาแลคซีกระจุกดาวอื่น ๆ จะมองเห็นท้องฟ้าที่อยู่ติดกันในเวลาเดียวกัน แผ่นแปะติดเหล่านี้รู้จักกันในนาม“ ทุ่งขนาน” หรือบริเวณที่จาง ๆ ซึ่งให้ภาพลึกที่สุดในจักรวาลยุคแรก ดังที่ Dr. Bruce Elmegreen บอกกับนิตยสาร Space ผ่านอีเมล:
“ จุดประสงค์ของโปรแกรม HFF คือการถ่ายภาพลึกของ 6 ภูมิภาคของท้องฟ้าที่มีกลุ่มกาแลคซีเนื่องจากกลุ่มเหล่านี้ขยายกาแลคซีพื้นหลังผ่านเอฟเฟกต์เลนส์ความโน้มถ่วง ด้วยวิธีนี้เราสามารถมองเห็นไกลกว่าเพียงแค่ถ่ายภาพท้องฟ้าโดยตรงเพียงอย่างเดียว กาแลคซีจำนวนมากได้รับการศึกษาโดยใช้เทคนิคการขยายนี้ กลุ่มของกาแลคซีมีความสำคัญเพราะมันมีความเข้มข้นสูงมากซึ่งทำให้เลนส์แรงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่ง”
กลุ่มกาแลคซีทั้งหกนี้ใช้เพื่อประโยชน์ของโครงการรวมถึงอาเบล 2744, MACS J0416.1-2403 และทุ่งขนานของพวกมันซึ่งเป็นจุดโฟกัสในการศึกษานี้ กลุ่มนี้และกลุ่มอื่น ๆ ถูกใช้เพื่อค้นหากาแลคซีที่มีอยู่หลังจาก 600 ถึง 900 ล้านปีหลังจากบิกแบง กาแลคซีเหล่านี้และแนวที่เกี่ยวข้องได้รับการจัดหมวดหมู่โดยใช้อัลกอริธึมคอมพิวเตอร์ที่พบกาแลคซีในภาพโดยอัตโนมัติและกำหนดคุณสมบัติของพวกมัน
เมื่อคู่การวิจัยอธิบายต่อไปในการศึกษาของพวกเขาการสำรวจเชิงลึกขนาดใหญ่เมื่อเร็ว ๆ นี้ได้เปิดการศึกษาของกาแลคซีขนาดเล็กที่ redshifts ที่สูงขึ้น เหล่านี้รวมถึง“ ถั่วเขียว” - กาแลคซีมวลส่องสว่างและมวลต่ำด้วยอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์สูง - และแม้แต่“ บลูเบอร์รี่” มวลต่ำกว่ากาแลคซี Starburst ขนาดเล็กที่มีส่วนขยายจาง ๆ ของถั่วเขียวที่แสดงอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์รุนแรง .
ด้วยการใช้แคตตาล็อกดังกล่าวและตรวจสอบฟิลด์คู่ขนานของ Abell 2744 และ MACS J0416.1-2403 ทีมได้ค้นหาตัวอย่างอื่นของกาแลคซีมวลต่ำที่มีอัตราการก่อตัวดาวสูง จุดประสงค์ของการนี้คือเพื่อวัดคุณสมบัติของกาแลคซีแคระเหล่านี้และดูว่ามีตำแหน่งใดที่สอดคล้องกับที่ซึ่งกระจุกดาวทรงกลมนั้นทราบว่าก่อตัวขึ้นหรือไม่
สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือสิ่งที่พวกเขาเรียกว่า "Little Blue Dots" (LBSs) ซึ่งเป็น "blueberries" ที่มีมวลต่ำกว่า Debra Elmegreen บอก Space Magazine ทางอีเมล:
“ เมื่อฉันตรวจสอบภาพ (มีกาแลคซีตรวจพบประมาณ 3400 แห่งในแต่ละสาขา) ฉันสังเกตเห็นกาแลคซีเป็นครั้งคราวที่ปรากฏเป็นจุดสีน้ำเงินเล็ก ๆ ซึ่งน่าสนใจมากเพราะงานทฤษฎีของบรูซกาแลคซีก่อนหน้านี้ แคตตาล็อกที่ตีพิมพ์นั้นรวมถึงการเปลี่ยนสีแดงและอัตราการก่อตัวดาวและมวลของกาแลคซีแต่ละแห่งและปรากฎว่าจุดเล็ก ๆ สีฟ้านั้นเป็นกาแลคซีมวลต่ำที่มีอัตราการก่อตัวดาวสูงมากสำหรับมวลของมัน”
กาแลคซีเหล่านี้ไม่ได้แสดงโครงสร้างดังนั้นเดบร้าและบรูซจึงซ้อนรูปภาพกาแลคซีลงใน redshift 3 ช่วงที่แตกต่างกัน (ซึ่งแบ่งออกเป็นกาแลคซีแต่ละแห่งประมาณ 20 แห่ง) เพื่อสร้างภาพที่ลึกกว่า “ พวกเขายังคงแสดงให้เห็นว่าไม่มีโครงสร้างหรือดิสก์ภายนอกชั้นนอกที่ขยายตัวออกไป” Debra กล่าว“ ดังนั้นพวกเขาจึงอยู่ในขีด จำกัด ของความละเอียดโดยมีขนาดเฉลี่ย 100-200 พาร์เซก (ประมาณ 300-600 ปีแสง) และมวลของไม่กี่ล้านครั้ง ดวงอาทิตย์ของเราจำนวนมาก”
ในท้ายที่สุดพวกเขาพบว่าภายใน LBDs เหล่านี้อัตราการก่อตัวของดาวนั้นสูงมาก พวกเขายังตั้งข้อสังเกตว่ากาแลคซีแคระเหล่านี้ยังเด็กมากและมีอายุน้อยกว่า 1% ของอายุจักรวาลในช่วงเวลาที่สังเกต “ ดังนั้นกาแลคซีขนาดเล็กเพิ่งก่อตัวขึ้น: บรูซกล่าว“ และอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ของพวกมันก็สูงพอที่จะอธิบายกระจุกดาวทรงกลมบางทีอาจจะเป็นหนึ่งในแต่ละ LBD เมื่อดาวฤกษ์เหล่านี้ระเบิดลงเมื่อไม่กี่สิบล้านปี ”
เดบร้าและบรูซเอล์มกรีนไม่ใช่คนแปลกหน้าสำหรับกาแลคซี redshift สูง ย้อนกลับไปในปี 2012 บรูซตีพิมพ์บทความที่แนะนำว่ากระจุกดาวทรงกลมที่โคจรรอบทางช้างเผือก (และกาแลคซีอื่น ๆ ส่วนใหญ่) ก่อตัวขึ้นในกาแลคซีแคระในช่วงต้นจักรวาล กาแลคซีแคระเหล่านี้น่าจะได้มาจากกาแลคซีขนาดใหญ่เช่นเดียวกับเราและกระจุกดาวก็เป็นเศษซากของพวกมัน
กระจุกดาวทรงกลมนั้นเป็นกระจุกดาวขนาดใหญ่ที่โคจรรอบรัศมีทางช้างเผือก โดยทั่วไปแล้วพวกมันมีมวลประมาณ 1 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์และประกอบด้วยดาวฤกษ์ที่มีอายุมาก - บางแห่งมีอายุ 10 ถึง 13 พันล้านปี นอกเหนือจากทางช้างเผือกหลายคนปรากฏในวงโคจรทั่วไปและในกาแลคซีแอนโดรเมด้าบางคนถึงกับปรากฏว่ามีการเชื่อมต่อกันด้วยกระแสของดวงดาว
ดังที่บรูซอธิบายเขาเป็นข้อโต้แย้งที่น่าสนใจสำหรับทฤษฎีที่กระจุกดาวทรงกลมก่อตัวขึ้นจากกาแลคซีแคระในเอกภพยุคแรก:
“ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ากระจุกดาวทรงกลมที่มีโลหะต่ำเป็นกาแลคซีขนาดเล็กที่ถูกจับหนาแน่นโดยกาแลคซีขนาดใหญ่เช่นทางช้างเผือกและถูกฉีกออกโดยแรงคลื่น แนวคิดสำหรับการกำเนิดของกระจุกดาวทรงกลมนี้กลับมาหลายสิบปี ... มันจะเป็นเพียงโลหะที่น่าสงสารที่มีลักษณะเช่นนี้ซึ่งมีทั้งหมดครึ่งหนึ่งเนื่องจากกาแลคซีแคระนั้นเป็นโลหะที่ไม่ดีเมื่อเทียบกับกาแลคซีขนาดใหญ่ โลหะน่าสงสารมากขึ้นในเอกภพยุคแรก ๆ ”
การศึกษาครั้งนี้มีความหมายมากมายสำหรับความเข้าใจของเราว่าวิวัฒนาการของจักรวาลซึ่งเป็นเป้าหมายหลักของโครงการฮับเบิลฟรอนเทียร์ฟิลด์ โดยการตรวจสอบวัตถุในเอกภพยุคแรก ๆ และการกำหนดคุณสมบัติของพวกมันนักวิทยาศาสตร์สามารถกำหนดได้ว่าโครงสร้างที่เราคุ้นเคยในวันนี้คือดาวกาแลกซีกระจุกดาว ฯลฯ มาจากไหน
การศึกษาเดียวกันนี้ยังอนุญาตให้นักวิทยาศาสตร์คาดเดาเกี่ยวกับการที่จักรวาลกำลังจะไปและสิ่งที่จะกลายเป็นโครงสร้างเดียวกันเหล่านี้หลายล้านหรือแม้กระทั่งหลายพันล้านปีจากนี้ ในระยะสั้นการรู้ว่าเราอยู่ที่ไหนให้เราทำนายว่าเราจะไปที่ไหน
