في عام 2012 ، بدأ برنامج حقول تلسكوب الفضاء هابل (المعروفة أيضًا باسم مبادرة هابل ديب فيلدز 2012) رسميًا. كان الغرض من هذا المشروع هو دراسة المجرات الضعيفة والبعيدة في الكون باستخدام تقنية العدسة التثاقلية ، وبالتالي تعزيز معرفتنا بتشكيل المجرات المبكرة. بحلول عام 2017 ، اختتم برنامج Frontier Field ، وبدأ العمل الشاق في تحليل جميع البيانات التي جمعها.
واحدة من أكثر الاكتشافات إثارة للاهتمام في بيانات Frontier Fields كانت اكتشاف المجرات ذات الكتلة المنخفضة مع معدلات تكوين النجوم العالية. بعد فحص "الحقول المتوازية" لـ Abell 2744 و MACS J0416.1-2403 - مجموعتان مجرتان درسهما البرنامج - لاحظ زوجان من علماء الفلك وجود ما يشيرون إليه باسم "النقاط الزرقاء الصغيرة" (LBDs) ، وهو اكتشاف التي لها آثار على تكوين المجرات والعناقيد الكروية.
ظهرت الدراسة التي تفصّل نتائجهم مؤخرًا على الإنترنت تحت عنوان "Little Blue Dots in the Hubble Space Telescope Frontier Fields: Preursors to Globular Clusters؟". تألف فريق الدراسة من الدكتورة ديبرا ميلوي المجرين - أستاذة الفلك في كلية فاسار - والدكتور بروس جي المجرين ، الفلكي بقسم أبحاث آي بي إم في تي.جي. مركز أبحاث واتسون في يوركتاون هايتس.
ببساطة ، استخدم برنامج Frontier Fields تلسكوب هابل الفضائي لمراقبة ستة عناقيد مجرات ضخمة بأطوال موجية بصرية وشبه تحت الحمراء - مع الكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (ACS) وكاميرا المجال الواسع 3 (WFC3) ، على التوالي. تم استخدام هذه المجرات الضخمة لتكبير وتمديد صور المجرات البعيدة الواقعة خلفها والتي كانت بخلاف ذلك باهتة للغاية بحيث لا يستطيع هابل رؤيتها مباشرة (ويعرف أيضًا باسم عدسة الجاذبية).
في حين أن واحدة من كاميرات هابل هذه ستنظر إلى كتلة مجرة ، فإن الأخرى ستعرض في نفس الوقت رقعة متجاورة من السماء. تُعرف هذه البقع المجاورة باسم "الحقول المتوازية" ، أو المناطق الباهتة التي توفر بعضًا من أعمق الإطلالات في الكون المبكر. كما قال الدكتور بروس المجرين لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"الغرض من برنامج الموجات الديكامترية (HFF) هو التقاط صور عميقة لـ 6 مناطق في السماء حيث توجد مجموعات من المجرات ، لأن هذه المجموعات تضخم المجرات الخلفية من خلال تأثير عدسة الجاذبية. بهذه الطريقة ، يمكننا أن نرى أبعد من مجرد التصوير المباشر للسماء وحدها. تمت دراسة العديد من المجرات باستخدام تقنية التكبير هذه. مجموعات المجرات مهمة لأنها تركيزات كتلة كبيرة تصنع عدسات جاذبية قوية. "
تضمنت مجموعات المجرات الستة المستخدمة من أجل المشروع Abell 2744 و MACS J0416.1-2403 ومجالاتها المتوازية ، والتي كانت الأخيرة النقطة المحورية في هذه الدراسة. تم استخدام هذه وغيرها من العناقيد للعثور على المجرات التي كانت موجودة بعد 600 إلى 900 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. وقد تم بالفعل فهرسة هذه المجرات والتوازيات الخاصة بها باستخدام خوارزميات الكمبيوتر التي عثرت تلقائيًا على المجرات في الصور وحدد خصائصها.
بينما يواصل الثنائي البحثي شرحهما في دراستهما ، مكّنت الاستطلاعات العميقة الأخيرة واسعة النطاق دراسات المجرات الأصغر في الانزياحات الحمراء الأعلى. وتشمل هذه "البازلاء الخضراء" - المجرات المضيئة والمضغوطة وذات الكتلة المنخفضة بمعدلات تكوين نجمة عالية محددة - وحتى "العنب البري" ذي الكتلة المنخفضة ، المجرات النجمية الصغيرة التي تعد امتدادًا باهتًا للبازلاء الخضراء التي تظهر أيضًا معدلات مكثفة لتكوين النجوم .
باستخدام الكتالوجات المذكورة أعلاه ، ودراسة الحقول الموازية لـ Abell 2744 و MACS J0416.1-2403 ، ذهب الفريق للبحث عن أمثلة أخرى للمجرات منخفضة الكتلة ذات معدلات تكوين النجوم العالية. كان الغرض من هذا هو قياس خصائص هذه المجرات القزمة ، ومعرفة ما إذا كان أي من مواقعها يتوافق مع حيث من المعروف أن العناقيد الكروية قد تكونت.
ما وجدوه هو ما أشاروا إليه باسم "النقاط الزرقاء الصغيرة" (LBSs) ، والتي هي نسخ أقل كتلة من "العنب البري". وقالت ديبرا المغرين لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"عندما كنت أفحص الصور (تم اكتشاف حوالي 3400 مجرة في كل مجال) ، لاحظت أن المجرات العرضية التي ظهرت كنقاط زرقاء صغيرة ، كانت مثيرة للاهتمام للغاية بسبب العمل النظري السابق لبروس على المجرات القزمة. تضمنت الكتالوجات المنشورة انزياحات حمراء ومعدلات تكوين النجوم وكتلها لكل مجرة ، وتبين أن النقاط الزرقاء الصغيرة هي مجرات ذات كتلة منخفضة ذات معدلات تكوين نجوم عالية جدًا لكتلتها. "
لم تُظهر هذه المجرات هيكلًا ، لذلك قام ديبرا وبروس بتجميع صور المجرات في 3 نطاقات مختلفة من الانزياح الأحمر (والتي عملت على حوالي 20 مجرة لكل منها) لإنشاء صور أعمق. قالت ديبرا: "ومع ذلك ، لم تظهر أي بنية أو قرص خارجي ممتد باهت ، لذا فهي في حدود الدقة ، بمتوسط أحجام 100-200 فرسخ (حوالي 300-600 سنة ضوئية) وكتل تبلغ بضعة ملايين مرة كتلة شمسنا. "
في النهاية ، قرروا أن معدلات تكوين النجوم في هذه LBDs كانت عالية جدًا. ولاحظوا أيضًا أن هذه المجرات القزمة كانت صغيرة جدًا ، حيث كانت أقل من 1٪ من عمر الكون في الوقت الذي تمت ملاحظتها فيه. قال بروس: "لذا ، فإن المجرات الصغيرة التي تكونت للتو ، ومعدلات تكوين النجوم فيها عالية بما يكفي لاحتساب العناقيد الكروية ، ربما واحدة في كل LBD ، عندما تنفجر النجم فيها بعد بضع ملايين من السنين. "
ديبرا وبروس المجرين ليسا غرباء عن المجرات الحمراء المرتفعة. في عام 2012 ، نشر بروس ورقة تشير إلى أن العناقيد الكروية التي تدور حول درب التبانة (ومعظم المجرات الأخرى) تكونت في المجرات القزمة خلال الكون المبكر. هذه المجرات القزمة كانت ستحصل عليها منذ ذلك الحين المجرات الأكبر مثل مجرتنا ، والعناقيد هي بقاياها.
العناقيد الكروية هي مجموعات نجوم ضخمة تدور حول هالة درب التبانة. عادة ما تكون حوالي مليون كتلة شمسية وتتكون من نجوم قديمة جدًا - في مكان ما من 10 إلى 13 مليار سنة. ما وراء درب التبانة ، يظهر الكثيرون في مدارات مشتركة وفي مجرة أندروميدا ، حتى أن بعضها يظهر متصلًا بتيار من النجوم.
كما أوضح بروس ، فإن حجته مقنعة لنظرية أن العناقيد الكروية تكونت من مجرات قزمة في أوائل الكون:
يشير هذا إلى أن العناقيد الكروية التي تفتقر إلى المعدن هي بقايا كثيفة للمجرات الصغيرة التي تم التقاطها من قبل المجرات الأكبر ، مثل درب التبانة ، وتمزقها قوى المد والجزر. تعود فكرة أصل التجمعات الكروية الهالة إلى عدة عقود ... وستكون فقط تلك التي تفتقر إلى المعدن مثل هذا ، والتي تبلغ حوالي نصف الإجمالي ، لأن المجرات القزمة فقيرة بالمعادن مقارنة بالمجرات الكبيرة ، وكانت أيضًا المزيد من المعادن الفقيرة في الكون المبكر. "
لهذه الدراسة آثار عديدة على فهمنا لكيفية تطور الكون ، وهو الهدف الرئيسي لبرنامج حقول هابل الحدودية. من خلال فحص الأشياء في أوائل الكون ، وتحديد خصائصها ، يستطيع العلماء تحديد كيف أتت الهياكل التي نعرفها اليوم - أي النجوم والمجرات والعناقيد ، وما إلى ذلك - حقًا.
تسمح هذه الدراسات نفسها للعلماء بعمل تخمينات مدروسة حول اتجاه الكون وما سيصبح من نفس هذه الهياكل ملايين أو حتى مليارات السنين من الآن. باختصار ، إن معرفة المكان الذي وصلنا إليه يتيح لنا توقع إلى أين نتجه!
