NASA-astronomer kikade in i det förflutna, i början av universum, bara 650 miljoner år efter Big Bang, och såg hur sju interagerande galaxer bildade ett protokluster.
För närvarande är denna protokluster den mest avlägsna galaxhopen vars existens har bekräftats av forskare. Simuleringar visar att systemet kommer att växa till en av de största och äldsta kända galaxhoparna i universum, mer än 100 gånger mer massiv än vår egen Vintergatans galax.
En artikel som beskriver resultaten av studien publicerades i The Astrophysical Journal Letters. Huvudförfattaren är Takahiro Morishita, en forskare vid IPAC Astronomy Center vid California Institute of Technology.
Sju galaxer upptäcktes först med hjälp av NASA:s rymdteleskop Hubble. Men även om alla galaxer observerades längs samma siktlinje, var Hubble inte tillräckligt känslig för att avgöra exakt hur långt galaxerna var från varandra.
Med hjälp av NASA:s James Webb Space Telescope (JWST) kunde teamet exakt mäta avståndet från jorden till var och en av de sju galaxerna genom att mäta en egenskap som kallas rödförskjutning. Rödförskjutning är ett mått på hur långt galaxer är från jorden – ju längre bort en galax är, desto större är dess rödförskjutning.
På grund av vårt universums expansion skiftar ljus från galaxer till längre, "rödare" våglängder med avståndet, precis som ljudvågorna från en ambulanssiren som passerar dig växlar till längre, lägre frekvenser när ambulansen rör sig bort från dig.
För att studera en galaxs rödförskjutning registrerar astronomer dess spektra – regnbågen av våglängder som emitteras av galaxen – och letar efter kända signaturer för molekyler som väte och helium. Dessa våglängder kommer att förskjutas, eller röda, med ökande avstånd.
Överraskande nog har varje galax samma rödförskjutning på 7,88, vilket betyder 13 miljarder ljusår från jorden (som referens, ett ljusår, sträckan ljuset färdas på ett år, är 9,4 biljoner km), vilket indikerar att de alla är trånga. Systemet, beläget i konstellationen Sculptor, är för närvarande det mest avlägsna spektroskopiskt bekräftade protoklustret hittills.
Eftersom ljuset från dessa galaxer har färdats till teleskop i miljarder år, ser astronomerna dem som de fanns för mycket länge sedan, bara hundratals miljoner år efter födelsen av vårt universum. Med tanke på deras storlek vid den tiden kan de vara bland de tidigaste galaxerna som någonsin bildats. Även om vi inte kan se klustret som det finns idag, tyder numeriska simuleringar på att det nu kan vara ett av de största klustren i universum.
Forskare säger att kluster av denna art är mycket sällsynta och svåra att upptäcka. "Det är osannolikt att vi kommer att hitta ett annat speciellt system som detta med JWST", säger Morishita. "Med tanke på att JWST ser relativt små områden på himlen behöver vi ett teleskop som kan se den större bilden."
Under det kommande decenniet kommer liknande upptäckter att bli möjliga av Rom Nancy Grace Space Telescope, ett framtida NASA-observatorium som förväntas lanseras i början av 2027. Dess förmåga att kartlägga stora områden kommer att vara mer än 100 gånger större än JWST, och kommer att göra det lättare att identifiera galaxhopar i det tidiga universum som det som hittades i denna studie.
Läs också: