Pada 2012, program Hubble Space Telescope Frontier Fields (alias. Hubble Deep Fields Initiative 2012) secara resmi dimulai. Tujuan dari proyek ini adalah untuk mempelajari galaksi yang paling samar dan paling jauh di alam semesta menggunakan teknik pelensaan gravitasi, sehingga memajukan pengetahuan kita tentang pembentukan galaksi awal. Pada 2017, program Frontier Field selesai, dan kerja keras menganalisis semua data yang dikumpulkan dimulai.
Salah satu penemuan yang lebih menarik dalam data Frontier Fields adalah penemuan galaksi bermassa rendah dengan tingkat pembentukan bintang tinggi. Setelah memeriksa "bidang paralel" untuk Abell 2744 dan MACS J0416.1-2403 - dua kelompok galaksi dipelajari oleh program - sepasang astronom mencatat keberadaan apa yang mereka sebut sebagai "Little Blue Dots" (LBDs), sebuah temuan yang memiliki implikasi untuk pembentukan galaksi dan kluster globular.
Studi yang merinci temuan mereka baru-baru ini muncul secara online dengan judul "Little Blue Dots di Hubble Space Telescope Frontier Fields: Prekursor untuk Globular Clusters?". Tim studi terdiri dari Dr. Debra Meloy Elmegreen - seorang profesor astronomi di Vassar College - dan Dr. Bruce G. Elmegreen, seorang astronom dengan Divisi Riset IBM di T.J. Pusat Penelitian Watson di Yorktown Heights.
Sederhananya, program Frontier Fields menggunakan Hubble Space Telescope untuk mengamati enam cluster galaksi besar pada panjang gelombang optik dan inframerah-dekat - dengan Advanced Camera for Surveys (ACS) dan Wide Field Camera 3 (WFC3), masing-masing. Galaksi-galaksi besar ini digunakan untuk memperbesar dan meregangkan gambar galaksi-galaksi terpencil yang terletak di belakangnya, yang jika tidak terlalu samar bagi Hubble untuk melihat secara langsung (alias. Pelensaan gravitasi).
Sementara salah satu dari kamera Hubble ini akan melihat gugusan galaksi, yang lain secara bersamaan akan melihat sepetak langit yang berdekatan. Bercak yang berdekatan ini dikenal sebagai "bidang paralel", jika tidak, wilayah pingsan yang menyediakan beberapa pandangan terdalam ke awal Semesta. Bruce Elmegreen mengatakan kepada Space Magazine melalui email:
“Tujuan dari program HFF adalah untuk mengambil gambar yang dalam dari 6 wilayah langit di mana terdapat kluster galaksi, karena kluster ini memperbesar galaksi latar belakang melalui efek lensa gravitasi. Dengan cara ini, kita bisa melihat lebih jauh dari sekedar dengan pencitraan langsung langit saja. Banyak galaksi telah dipelajari menggunakan teknik pembesaran ini. Cluster galaksi itu penting karena mereka adalah konsentrasi massa besar yang membuat lensa gravitasi kuat. "
Enam cluster galaksi ini digunakan untuk kepentingan proyek termasuk Abell 2744, MACS J0416.1-2403 dan bidang paralelnya, yang terakhir adalah titik fokus dalam penelitian ini. Cluster ini dan lainnya digunakan untuk menemukan galaksi yang ada hanya 600 hingga 900 juta tahun setelah Big Bang. Galaksi-galaksi ini dan paralelnya masing-masing telah di katalog menggunakan algoritma komputer yang secara otomatis menemukan galaksi dalam gambar dan menentukan propertinya.
Saat duo riset ini terus menjelaskan dalam studi mereka, survei mendalam berskala besar baru-baru ini telah memungkinkan studi galaksi kecil di pergeseran merah yang lebih tinggi. Ini termasuk "kacang hijau" - galaksi bercahaya, padat dan rendah dengan tingkat pembentukan bintang spesifik tinggi - dan "blueberry" bermassa rendah, galaksi starburst kecil yang merupakan perluasan samar dari kacang hijau yang juga menunjukkan tingkat kuat pembentukan bintang. .
Dengan menggunakan katalog yang disebutkan di atas, dan memeriksa bidang paralel untuk Abell 2744 dan MACS J0416.1-2403, tim mencari contoh-contoh lain dari galaksi bermassa rendah dengan tingkat pembentukan bintang tinggi. Tujuan dari ini adalah untuk mengukur sifat-sifat galaksi kerdil ini, dan untuk melihat apakah salah satu dari posisi mereka sesuai dengan di mana cluster globular diketahui telah terbentuk.
Apa yang mereka temukan adalah apa yang mereka sebut sebagai "Little Blue Dots" (LBSs), yang bahkan merupakan versi yang lebih rendah dari "blueberry". Debra Elmegreen mengatakan kepada Space Magazine melalui email:
"Ketika saya memeriksa gambar-gambar (ada sekitar 3400 galaksi yang terdeteksi di setiap bidang), saya melihat sesekali galaksi yang muncul sebagai titik biru kecil, yang sangat menarik karena karya teoretis Bruce sebelumnya tentang galaksi kerdil. Katalog yang diterbitkan termasuk pergeseran merah dan tingkat pembentukan bintang serta massa untuk setiap galaksi, dan ternyata titik-titik biru kecil adalah galaksi bermassa rendah dengan tingkat pembentukan bintang yang sangat tinggi untuk massa mereka. "
Galaksi-galaksi ini tidak menunjukkan struktur, jadi Debra dan Bruce menumpuk gambar-gambar galaksi menjadi 3 rentang pergeseran merah yang berbeda (yang masing-masing mencapai sekitar 20 galaksi) untuk membuat gambar yang lebih dalam. "Tetap saja mereka tidak menunjukkan struktur atau disk luar yang sedikit memanjang," kata Debra, "sehingga mereka berada pada batas resolusi, dengan ukuran rata-rata 100-200 parsec (sekitar 300-600 tahun cahaya) dan massa beberapa juta kali lipat massa matahari kita. "
Pada akhirnya, mereka menentukan bahwa dalam LBD ini, tingkat pembentukan bintang sangat tinggi. Mereka juga mencatat bahwa galaksi kerdil ini masih sangat muda, karena usia alam semesta kurang dari 1% pada saat mereka diamati. "Jadi galaksi-galaksi kecil baru saja terbentuk ,: kata Bruce," dan laju pembentukan bintang mereka cukup tinggi untuk menjelaskan gugus bola, mungkin satu di setiap LBD, ketika bintang itu meledak di dalamnya, angin turun setelah beberapa puluh juta tahun. ”
Debra dan Bruce Elmegreen tidak asing dengan galaksi pergeseran merah yang tinggi. Kembali pada tahun 2012, Bruce menerbitkan sebuah makalah yang menyarankan bahwa gugus bola yang mengorbit Bimasakti (dan sebagian besar galaksi lain) terbentuk di galaksi kerdil selama awal Semesta. Galaksi kerdil ini sejak itu akan diperoleh oleh galaksi yang lebih besar seperti galaksi kita, dan kluster pada dasarnya adalah sisa-sisa mereka.
Gugus Globular pada dasarnya adalah gugusan bintang masif yang mengorbit di sekitar Bimasakti Halo. Mereka biasanya sekitar 1 juta massa Matahari dan terdiri dari bintang-bintang yang sangat tua - sekitar 10 hingga 13 miliar tahun. Di luar Bimasakti, banyak yang muncul dalam orbit yang sama dan di Galaksi Andromeda, beberapa bahkan tampak terhubung oleh aliran bintang.
Seperti yang dijelaskan Bruce, ini adalah argumen kuat untuk teori bahwa gugus bola terbentuk dari galaksi kerdil di Semesta awal:
"Ini menunjukkan bahwa gugus bola yang miskin logam adalah sisa-sisa galaksi kecil yang ditangkap oleh galaksi yang lebih besar, seperti Bima Sakti, dan terkoyak oleh kekuatan pasang surut. Gagasan tentang asal usul gugus bola halo ini sudah ada beberapa dekade yang lalu ... Itu hanya akan menjadi logam miskin yang seperti ini, yang kira-kira setengah dari totalnya, karena galaksi kerdil adalah logam yang miskin dibandingkan dengan galaksi besar, dan mereka juga lebih banyak logam miskin di alam semesta awal. "
Studi ini memiliki banyak implikasi bagi pemahaman kita tentang bagaimana Semesta berevolusi, yang merupakan tujuan utama dari program Hubble Frontier Fields. Dengan memeriksa benda-benda di Alam Semesta awal, dan menentukan sifat-sifatnya, para ilmuwan dapat menentukan bagaimana struktur yang kita kenal sekarang - yaitu bintang, galaksi, kluster, dll. - benar-benar berasal.
Studi-studi yang sama ini juga memungkinkan para ilmuwan untuk membuat tebakan yang terpelajar tentang ke mana Alam Semesta akan pergi dan apa yang akan terjadi dengan struktur yang sama jutaan atau bahkan miliaran tahun dari sekarang. Singkatnya, mengetahui ke mana kita berada, mari kita memprediksi ke mana tujuan kita!
