Astronomer har sett tillbaka till en tid strax efter Big Bang, och har upptäckt virvlande gas i några av de tidigaste galaxerna som har bildats i universum. Dessa "nyfödda" - observerade när de såg ut för nästan 13 miljarder år sedan - snurrade som en bubbelpool, liknar vår egen Vintergatan. Det är första gången som det har varit möjligt att upptäcka rörelser i galaxer på en så tidig punkt i universums historia.

Ett internationellt team ledd av Dr Renske Smit från Kavli Institute of Cosmology vid University of Cambridge använde Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) i Chile för att öppna ett nytt fönster mot det avlägsna universum, och har för första gången kunnat identifiera normala stjärnbildande galaxer på ett mycket tidigt stadium i den kosmiska historien med detta teleskop. Resultaten redovisas i tidskriften Natur , och kommer att presenteras vid det 231:a mötet i American Astronomical Society.

Ljus från avlägsna objekt tar tid att nå jorden, så att observera objekt som är miljarder ljusår bort gör det möjligt för oss att se tillbaka i tiden och direkt observera bildandet av de tidigaste galaxerna. Universum på den tiden, dock, fylldes med ett döljande "dis" av neutral vätgas, vilket gör det svårt att se bildandet av de allra första galaxerna med optiska teleskop.

Smit och hennes kollegor använde ALMA för att observera två små nyfödda galaxer, eftersom de existerade bara 800 miljoner år efter Big Bang. Genom att analysera det spektrala "fingeravtrycket" av det långt infraröda ljuset som samlats in av ALMA, de kunde fastställa avståndet till galaxerna och, för första gången, se den inre rörelsen hos gasen som satte fart på deras tillväxt.

"Tills ALMA, vi har aldrig kunnat se bildandet av galaxer så detaljerat, och vi har aldrig kunnat mäta gasens rörelse i galaxer så tidigt i universums historia, " sa medförfattaren Dr Stefano Carniani, från Cambridges Cavendish Laboratory och Kavli Institute of Cosmology.

Forskarna fann att gasen i dessa nyfödda galaxer virvlade och roterade i en virvelrörelse, liknar vår egen galax och andra, mer mogna galaxer långt senare i universums historia. Trots sin relativt lilla storlek - ungefär fem gånger mindre än Vintergatan - bildade dessa galaxer stjärnor i en högre hastighet än andra unga galaxer, men forskarna blev förvånade när de upptäckte att galaxerna inte var så kaotiska som förväntat.

"I det tidiga universum, gravitationen fick gas att strömma snabbt in i galaxerna, röra upp dem och bilda massor av nya stjärnor - våldsamma supernovaexplosioner från dessa stjärnor gjorde också gasen turbulent, sa Smit, som är Rubicon Fellow vid Cambridge, sponsrad av den nederländska organisationen för vetenskaplig forskning. "Vi förväntade oss att unga galaxer skulle vara dynamiskt "stökiga", på grund av förödelse orsakad av exploderande unga stjärnor, men dessa minigalaxer visar förmågan att behålla ordning och verkar välreglerade. Trots sin lilla storlek, de växer redan snabbt till att bli en av de "vuxna" galaxerna som vi lever i idag."

Data från detta projekt om små galaxer banar väg för större studier av galaxer under de första miljarderna av kosmisk tid. Forskningen finansierades delvis av European Research Council och UK Science and Technology Facilities Council (STFC).