【博科园-科学科普】
哈勃太空望远镜在最后的前沿领域观察到的巨大星系团Abell 370。图片版权：NASA/ESA/HFF
在2012年哈勃太空望远镜前沿计划（即哈勃深场计划2012）正式启动。这个项目的目的是利用引力透镜技术来研究宇宙中最微弱和最遥远的星系，从而推动我们对早期星系形成的认识。到2017年前沿领域的计划结束了，分析收集的所有数据的努力开始了。
Frontier Fields数据中最有趣的发现之一就是发现了具有高星形成率的低质量星系。在检查了Abell 2744和MACS J0416.1-2403的两个“星系团” （这个计划研究的两个星团） 天文学家称之为“ 小蓝点 ”（LBDs）的存在，并发现这对星系形成和球状星团有影响。
这项详细研究发现的研究最近公布了：标题是“ 哈勃太空望远镜前沿领域的小蓝点是球状星团前身？“。研究小组由瓦萨学院的天文学教授Debra Meloy Elmegreen 博士和位于Yorktown Heights 的TJ Watson研究中心的IBM研究部门的天文学家Bruce G. Elmegreen博士组成。
星系团Abell 2744,MACS j0416.1 - 2403,MACS J0717.5+ 3745,MACS J1149.5+ 2223,Abell S1063,Abell 370。图片版权：NASA, ESA, STScI, and the HFF team
简单地说，前沿领域项目使用了哈勃太空望远镜观测了6个巨大的光学和近红外波段的星系团——其先进的测量相机(ACS)和广角相机3(WFC3)。这些巨大的星系被用来放大和拉伸位于它们后面的遥远星系的图像，而这些星系对于哈勃来说太微弱了，无法直接看到（也就是运用引力透镜）。
当其中一个哈勃望远镜看到一个星系团时，另一个会同时看到一个相邻的天空。这些相邻的斑块被称为“平行场”，这些区域是早期宇宙中最深入的部分。“HFF计划的目的是拍摄有星系团的6个区域的深场图像，因为这些星团通过引力透镜效应放大了背景星系。通过这种方式，我们可以看到的不仅仅是对天空的直接成像。利用这种放大技术研究了许多星系。星系团是重要的，因为它们是巨大的质量浓度，形成强大的引力透镜。
为了这个项目而使用的六个星系团包括Abell 2744,MACS j0416.1 - 2403和它们的并行段，后者是本研究的重点。这些和其他的星系团被用来发现在大爆炸后6到9亿年的星系。这些星系和它们各自的相似之处已经被计算机算法模拟，这些算法自动在图像中发现星系并确定它们的属性。
哈勃前沿领域项目的一部分，该卫星的图像为j0416.1 - 2403和Abell 2744星系团。图片版权：NASA/ESA/HST Frontier Fields team (STScI)
随着研究人员继续在他们的研究中解释，最近的大规模深入调查已经使研究更小的星系的更高的红移。这些包括“小绿点”——发光的，致密的，低质量的星系，具有高的特定恒星形成率，甚至是低质量的“小蓝点”，小的星系团，它们是小绿点的微弱延伸，也显示出高的恒星形成率。
研究Abell 2744和MACS j0416.1 - 2403的平行区域，研究小组寻找其他的低质量星系的高恒星形成率的例子。其目的是测量这些矮星系的性质，并观察它们的位置是否与已知球状星团的位置一致。
当研究这些图像时(每个领域都有大约3400个星系)，注意到一些偶尔出现的小蓝点，这非常有趣，因为布鲁斯之前在矮星系的理论研究。发表的目录包括红移和恒星形成率和每个星系的质量，结果发现小蓝点是低质量的星系，它们的质量是非常高的恒星形成率。
一个HFF平行场的特写镜头，显示一个LBD(右上角)。图片版权：Debra & Bruce Elmegreen
这些星系没有显示出结构，所以黛布拉和布鲁斯将星系的图像叠加到3个不同的红移范围(每个红移大约有20个星系)，以产生更深层的图像。仍然没有显示出任何结构或微弱的外圆盘，处于分辨率的极限，平均尺寸为100 - 200秒(约300 - 600光年)，质量是太阳质量的几百万倍。
最后确定在这些LBDs中，恒星形成率非常高。这些矮星系非常年轻，在它们被观测到的时候其年龄还不到宇宙年龄的1%。所以这些小星系形成了，恒星形成率足够高，足以解释球状星团，可能是每一个LBD中的一个，当恒星爆发后会在几千万年后逐渐减弱。
Debra和Bruce Elmegreen对红移星系并不陌生。早在2012年，Bruce就发表了一篇论文，指出在早期宇宙中，环绕银河系(以及大多数其他星系)的球状星团在矮星系中形成。这些矮星系后来被更大的星系所获得，像我们自己的星系，而这些星团本质上就是它们的残余。
球状星团本质上是围绕着银河系光环的大质量恒星团。它们通常约有100万太阳质量，由非常古老的恒星组成——大约在10到130亿年的时间里。在银河系之外，许多行星出现在共同的轨道上，在仙女座星系中，有些甚至出现在一串星星上。
三组LBDs，即矮星系。图片版权：Debra & Bruce Elmegreen
正如Bruce解释的那样：理论是关于早期宇宙矮星系形成球状星团的理论的有力论据，表明这些金属-不发达的球状星团是小星系的密集残余，它们被更大的星系所俘获，像银河系一样，被潮汐力撕裂。这个想法的光环球状星团的起源可以追溯到几十年…就只有缺乏金属的是这样的，大约是总数的一半，因为矮星系金属可怜的大星系相比也在可怜的早期宇宙中。
这项研究对我们对宇宙演化的理解有很多影响，这是哈勃前沿领域计划的主要目标。通过研究早期宇宙中的物体，并确定它们的性质，科学家们能够确定我们今天所熟悉的结构——即恒星、星系、星团等——究竟是如何形成的。这些同样的研究也让科学家们能够推测宇宙的走向，以及几百万年甚至几十亿年之后，这些结构将会变成什么样子。简而言之，知道我们在哪里，就能预测我们的走向！
知识：科学无国界，博科园-科学科普
参考：arXiv
