Astronomer som studerar ett kluster av fortfarande bildade protogalaxer som sågs som de var för mer än 10 miljarder år sedan har funnit att en jättegalax i mitten av klustret bildas från en förvånansvärt tät soppa av molekylär gas.

"Detta skiljer sig från vad vi ser i det närliggande universum, där galaxer i kluster växer genom att kannibalisera andra galaxer. I detta kluster, en jättegalax växer genom att livnära sig på soppan av kall gas som den är nedsänkt i, " sa Björn Emonts från Center for Astrobiology i Spanien, som ledde ett internationellt forskarlag.

Forskarna studerade ett objekt som kallas spindelnätsgalaxen, som faktiskt ännu inte är en enda galax, men ett kluster av protogalaxer mer än 10 miljarder ljusår från jorden. På det avståndet, objektet ses som det var när universum bara var 3 miljarder år gammalt. Astronomerna använde Australia Telescope Compact Array (ATCA) och National Science Foundations Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) för att detektera kolmonoxidgas (CO).

Närvaron av CO-gas indikerar en större mängd molekylärt väte, vilket är mycket svårare att upptäcka. Astronomerna uppskattade att den molekylära gasen uppgår till mer än 100 miljarder gånger solens massa. Inte bara är denna mängd gas överraskande, de sa, men gasen måste också vara oväntat kall, ca minus-200 grader Celsius. Sådan kall molekylär gas är råvaran för nya stjärnor.

CO i denna gas indikerar att den har berikats av supernovaexplosioner från tidigare generationer av stjärnor. Kolet och syret i CO bildades i kärnorna av stjärnor som senare exploderade.

ATCA-observationerna avslöjade den totala omfattningen av gasen, och VLA-observationerna, mycket mer snävt fokuserad, gav ytterligare en överraskning. Det mesta av den kalla gasen hittades, inte inom protogalaxerna, utan istället mellan dem.

"Det här är ett enormt system, med denna molekylära gas som spänner över tre gånger så stor som vår egen Vintergatans galax, " sa Preshanth Jagannathan, av National Radio Astronomy Observatory (NRAO) i Socorro, NM.

Tidigare observationer av spindelnätet, tillverkad vid ultravioletta våglängder, har indikerat att snabb stjärnbildning pågår över större delen av den region som ockuperas av gasen.

"Det verkar som att hela det här systemet så småningom kommer att kollapsa till en enda, gigantisk galax, sa Jagannathan.

"Dessa observationer ger oss en fascinerande titt på vad vi tror är ett tidigt stadium i tillväxten av massiva galaxer i kluster, ett stadium som skiljer sig mycket från galaxtillväxt i det nuvarande universum, " sa Chris Carilli, av NRAO.

Astronomerna rapporterade sina fynd i 2 december-numret av tidskriften Vetenskap .