Pada tahun 2012, program Hubble Space Telescope Frontier Fields (aka. Hubble Deep Fields Initiative 2012) secara rasmi dimulakan. Tujuan projek ini adalah untuk mengkaji galaksi samar dan paling jauh di Alam Semesta menggunakan teknik lensa graviti, sehingga meningkatkan pengetahuan kita tentang pembentukan galaksi awal. Menjelang 2017, program Frontier Field selesai, dan kerja keras menganalisis semua data yang dikumpulkannya bermula.
Salah satu penemuan yang lebih menarik dalam data Frontier Fields adalah penemuan galaksi jisim rendah dengan kadar pembentukan bintang yang tinggi. Setelah memeriksa "medan selari" untuk Abell 2744 dan MACS J0416.1-2403 - dua kelompok galaksi yang dikaji oleh program - sepasang ahli astronomi mencatat kehadiran apa yang mereka sebut sebagai "Little Blue Dots" (LBD), satu penemuan yang mempunyai implikasi terhadap pembentukan galaksi dan kelompok globular.
Kajian yang memperincikan penemuan mereka baru-baru ini muncul dalam talian dengan tajuk "Little Blue Dots in the Hubble Space Telescope Frontier Fields: Preursors to Globular Clusters?". Pasukan kajian terdiri daripada Dr. Debra Meloy Elmegreen - seorang profesor astronomi di Vassar College - dan Dr Bruce G. Elmegreen, seorang ahli astronomi dengan Bahagian Penyelidikan IBM di T.J. Pusat Penyelidikan Watson di Yorktown Heights.
Secara sederhana, program Frontier Fields menggunakan Teleskop Angkasa Hubble untuk memerhatikan enam kelompok galaksi besar pada panjang gelombang optik dan jarak dekat - dengan Kamera Lanjutan untuk Survei (ACS) dan Kamera Lebar 3 (WFC3), masing-masing. Galaksi besar ini digunakan untuk memperbesar dan meregangkan gambar galaksi terpencil yang terletak di belakangnya yang sebaliknya terlalu samar untuk dilihat oleh Hubble secara langsung (aka lensa graviti).
Walaupun salah satu kamera Hubble ini akan melihat sekumpulan galaksi, yang lain secara bersamaan akan melihat tampalan langit yang berdekatan. Tambalan bersebelahan ini dikenal sebagai "medan selari", jika tidak, kawasan samar yang memberikan beberapa pandangan terdalam ke Alam Semesta awal. Seperti yang dikatakan oleh Dr. Bruce Elmegreen kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Tujuan program HFF adalah untuk mengambil gambar mendalam dari 6 wilayah langit di mana terdapat kelompok galaksi, kerana kelompok ini memperbesar galaksi latar belakang melalui efek lensa gravitasi. Dengan cara ini, kita dapat melihat lebih jauh daripada hanya dengan pencitraan langsung langit sahaja. Banyak galaksi telah dikaji dengan menggunakan teknik pembesaran ini. Kumpulan galaksi penting kerana kepekatan jisim yang besar menjadikan lensa graviti yang kuat. "
Enam kluster galaksi yang digunakan untuk projek ini merangkumi Abell 2744, MACS J0416.1-2403 dan medan selari mereka, yang terakhir merupakan titik fokus dalam kajian ini. Ini dan kelompok lain digunakan untuk mencari galaksi yang ada hanya 600 hingga 900 juta tahun setelah Big Bang. Galaksi-galaksi ini dan persamaan masing-masing telah dikatalogkan menggunakan algoritma komputer yang secara automatik menemui galaksi dalam gambar dan menentukan sifatnya.
Seperti yang dijelaskan oleh duo penyelidikan dalam kajian mereka, tinjauan mendalam skala besar baru-baru ini telah memungkinkan kajian mengenai galaksi yang lebih kecil pada pergeseran merah yang lebih tinggi. Ini termasuk "kacang polong" - galaksi jisim bercahaya, padat dan rendah dengan kadar pembentukan bintang tertentu yang tinggi - dan bahkan "blueberry" berjisim rendah, galaksi bintang kecil yang merupakan lanjutan samar dari kacang hijau yang juga menunjukkan kadar pembentukan bintang yang kuat .
Dengan menggunakan katalog yang disebutkan di atas, dan memeriksa bidang selari untuk Abell 2744 dan MACS J0416.1-2403, pasukan itu mencari contoh galaksi jisim rendah lain dengan kadar pembentukan bintang yang tinggi. Tujuannya adalah untuk mengukur sifat galaksi kerdil ini, dan untuk melihat apakah kedudukan mereka sesuai dengan tempat gugus globular diketahui terbentuk.
Apa yang mereka dapati adalah apa yang mereka sebut sebagai "Little Blue Dots" (LBS), yang bahkan merupakan versi "blueberry" yang lebih rendah. Debra Elmegreen memberitahu Space Magazine melalui e-mel:
“Ketika saya memeriksa gambar (ada sekitar 3400 galaksi yang dikesan di setiap bidang), saya melihat galaksi sesekali muncul sebagai titik biru kecil, yang sangat menarik kerana karya teori Bruce sebelumnya mengenai galaksi kerdil. Katalog yang diterbitkan termasuk pergeseran merah dan kadar pembentukan bintang dan jisim untuk setiap galaksi, dan ternyata titik biru kecil adalah galaksi jisim rendah dengan kadar pembentukan bintang yang sangat tinggi untuk jisimnya. "
Galaksi ini tidak menunjukkan struktur, jadi Debra dan Bruce menyusun gambar galaksi menjadi 3 julat pergeseran merah yang berbeza (yang masing-masing menghasilkan kira-kira 20 galaksi) untuk membuat gambar yang lebih dalam. "Masih mereka tidak menunjukkan struktur atau cakera luar yang diperpanjang samar-samar," kata Debra, "sehingga mereka berada pada batas resolusi, dengan ukuran rata-rata 100-200 parsec (sekitar 300-600 tahun cahaya) dan jisim beberapa juta kali jisim matahari kita. "
Pada akhirnya, mereka menentukan bahawa di dalam LBD ini, kadar pembentukan bintang sangat tinggi. Mereka juga menyatakan bahawa galaksi kerdil ini sangat muda, berusia kurang dari 1% usia Alam Semesta pada masa ia diperhatikan. "Jadi galaksi-galaksi kecil baru terbentuk," kata Bruce, "dan kadar pembentukan bintangnya cukup tinggi untuk menjelaskan gugus globular, mungkin satu dari setiap LBD, ketika bintang itu meletup di dalamnya setelah beberapa puluhan juta tahun. "
Debra dan Bruce Elmegreen tidak asing dengan galaksi pergeseran merah tinggi. Kembali pada tahun 2012, Bruce menerbitkan sebuah makalah yang menunjukkan bahawa kelompok globular yang mengorbit Bima Sakti (dan kebanyakan galaksi lain) terbentuk dalam galaksi kerdil semasa awal Alam Semesta. Galaksi kerdil ini semestinya diperoleh oleh galaksi yang lebih besar seperti galaksi kita sendiri, dan kelompok itu pada dasarnya adalah sisa-sisa mereka.
Kluster globular pada dasarnya adalah kelompok bintang besar yang mengorbit di Bima Sakti. Mereka biasanya berjumlah 1 juta massa Suria dan terdiri dari bintang-bintang yang sangat tua - di suatu tempat dalam urutan 10 hingga 13 bilion tahun. Di luar Bima Sakti, banyak yang muncul di orbit umum dan di Galaksi Andromeda, ada juga yang kelihatan dihubungkan oleh aliran bintang.
Seperti yang dijelaskan Bruce, ini adalah hujah yang kuat untuk teori bahawa kelompok globular terbentuk dari galaksi kerdil pada awal Alam Semesta:
"Ini menunjukkan bahawa kelompok globular miskin logam adalah sisa-sisa galaksi kecil yang tertawan oleh galaksi-galaksi yang lebih besar, seperti Bima Sakti, dan dipisahkan oleh kekuatan pasang surut. Idea ini untuk asal-usul gugus globular halo wujud sejak beberapa dekad… Hanya yang kurang logam seperti ini, yang kira-kira separuh daripada keseluruhannya, kerana galaksi kerdil adalah logam yang lemah berbanding dengan galaksi besar, dan mereka juga lebih banyak logam miskin di alam semesta awal. "
Kajian ini mempunyai banyak implikasi untuk pemahaman kita tentang bagaimana Alam Semesta berkembang, yang merupakan tujuan utama program Hubble Frontier Fields. Dengan memeriksa objek di Alam Semesta awal, dan menentukan sifatnya, saintis dapat menentukan bagaimana struktur yang kita kenal sekarang - seperti bintang, galaksi, kelompok, dll - benar-benar berasal.
Kajian yang sama ini juga membolehkan para saintis membuat tekaan yang berpendidikan tentang ke mana Alam Semesta pergi dan apa yang akan menjadi struktur yang sama berjuta-juta atau bahkan berbilion tahun dari sekarang. Ringkasnya, mengetahui di mana kita telah membolehkan kita meramalkan ke mana kita menuju!
