Moderna galaxer visar en stor mångfald, inklusive dvärggalaxer, oregelbundna galaxer, spiralgalaxer, och massiva elliptiska galaxer. Denna sista typ, massiva elliptiska galaxer, ger astronomer ett pussel. Även om de är de mest massiva galaxerna med flest stjärnor, nästan alla deras stjärnor är gamla. Någon gång under det förflutna måste stamfäderna till massiva elliptiska galaxer snabbt ha bildat många stjärnor och sedan stannat av någon anledning.

Lyckligtvis, ljusets ändliga hastighet ger forskare ett sätt att vrida tillbaka klockan och se det tidiga universum. Om en galax ligger 12 miljarder ljusår bort, då måste ljus från den galaxen ha rest i 12 miljarder år innan det nådde jorden. Det betyder att ljuset vi observerar idag måste ha lämnat galaxen för 12 miljarder år sedan. Ljuset är med andra ord bilden av hur galaxen såg ut för 12 miljarder år sedan. Genom att observera galaxer på olika avstånd från jorden, astronomer kan rekonstruera universums historia.

Ett internationellt team inklusive forskare från National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), universitetet i Tokyo, och Köpenhamns universitet använde data från NAOJ:s Subaru-teleskop och andra teleskop för att söka efter galaxer som ligger 12 miljarder ljusår bort. Bland detta prov identifierade de massiva vilande galaxer, betyder massiva galaxer utan aktiv stjärnbildning, som troliga stamfader till moderna jätteelliptiska galaxer. Det är förvånande att mogna jättegalaxer redan existerade mycket tidigt, när universum bara var cirka 13 % av sin nuvarande ålder.

Teamet använde sedan Subaru-teleskopet för att utföra högupplösta uppföljningsobservationer i nära infrarött för de 5 ljusaste massiva vilande galaxerna som ligger 12 miljarder ljusår bort.

Resultaten visar att även om de massiva vilande galaxerna är kompakta (bara cirka 2 % av Vintergatans storlek) är de nästan lika tunga som moderna galaxer. Det betyder att för att bli moderna jätteelliptiska galaxer måste de blåsa upp ungefär 100 gånger i storlek, men bara öka i massa med ca 5 gånger. Jämför observationerna med leksaksmodeller, teamet visade att detta skulle vara möjligt om tillväxten var driven, inte genom större sammanslagningar där två liknande galaxer går samman och bildar en större, men genom mindre sammanslagningar där en stor galax kannibaliserar mindre.

"Vi är väldigt glada över konsekvenserna av våra fynd, " förklarar motsvarande författare Mariko Kubo, en postdoktor vid NAOJ. "Men vi är nu vid upplösningsgränsen för befintliga teleskop. Den överlägsna rumsliga upplösningen för det trettio meter teleskop som för närvarande är under utveckling kommer att göra det möjligt för oss att studera morfologierna för avlägsna galaxer mer exakt. För mer avlägsna galaxer bortom 12 miljarder ljusår, vi behöver nästa generations James Webb rymdteleskop."