Astronomer har fångat en bild av en supersällsynt typ av galax – som beskrivs som en "kosmisk ring av eld" – som den fanns för 11 miljarder år sedan.

Galaxen, som har ungefär samma massa som Vintergatan, är cirkulär med ett hål i mitten, snarare som en titanisk munk. Dess upptäckt, meddelade i tidningen Natur astronomi , kommer att skaka om teorier om den tidigaste bildandet av galaktiska strukturer och hur de utvecklas.

"Det är ett väldigt konstigt föremål som vi aldrig har sett förut, " sa ledande forskare Dr. Tiantian Yuan, från Australiens ARC Center of Excellence for All Sky Astrophysics in 3 Dimensions (ASTRO 3-D). "Det ser konstigt och bekant ut på samma gång."

Galaxen, heter R5519, är 11 miljarder ljusår från solsystemet. Hålet i mitten är verkligen enormt, med en diameter två miljarder gånger längre än avståndet mellan jorden och solen. För att uttrycka det på ett annat sätt, det är tre miljoner gånger större än diametern på det supermassiva svarta hålet i galaxen Messier 87, som 2019 blev den första någonsin att direktavbildas.

"Den gör stjärnor i en takt som är 50 gånger större än Vintergatan, sa Dr Yuan, som är en ASTRO 3-D Fellow baserad på Center for Astrophysics and Supercomputing vid Swinburne University of Technology, i delstaten Victoria.

"Det mesta av den aktiviteten äger rum på dess ring - så det är verkligen en ring av eld."

Arbeta med kollegor från hela Australien, USA, Kanada, Belgien och Danmark, Dr. Yuan använde spektroskopiska data som samlats in av WM Keck-observatoriet på Hawaii och bilder inspelade av NASA:s rymdteleskop Hubble för att identifiera den ovanliga strukturen.

Bevisen tyder på att det är en typ som kallas en "kollisionsringgalax", vilket gör den till den första som någonsin finns i det tidiga universum.

Det finns två sorters ringgalaxer. Den vanligaste typen bildas på grund av interna processer. Kollisioner bildas – som namnet antyder – som ett resultat av enorma och våldsamma möten med andra galaxer.

I det närliggande "lokala" universum är de 1000 gånger sällsynta än den internt skapade typen. Bilder på den mycket mer avlägsna R5519 härrör från cirka 10,8 miljarder år sedan, bara tre miljarder år efter Big Bang. De indikerar att kollisionsringgalaxer alltid har varit extremt ovanliga.

ASTRO 3-D medförfattare, Dr Ahmed Elagali, baserad på International Center for Radio Astronomy Research i västra Australien, sade att studera R5519 skulle hjälpa till att avgöra när spiralgalaxer började utvecklas.

"Ytterligare, begränsa ringgalaxernas taltäthet genom kosmisk tid kan också användas för att sätta begränsningar på sammansättningen och utvecklingen av lokalliknande galaxgrupper, " han lade till.

En annan medförfattare, Professor Kenneth Freeman från Australian National University, sa att upptäckten hade konsekvenser för att förstå hur galaxer som Vintergatan bildades.

"Kollisionsbildningen av ringgalaxer kräver att en tunn skiva finns i "offret"-galaxen innan kollisionen inträffar, " han förklarade.

"Den tunna skivan är den definierande komponenten i spiralgalaxer:innan den samlades, galaxerna var i ett oordnat tillstånd, ännu inte igenkännbar som spiralgalaxer."

"I fallet med denna ringgalax, vi ser tillbaka in i det tidiga universum med 11 miljarder år, in i en tid då tunna skivor bara höll på att monteras. För jämförelse, den tunna skivan i vår Vintergatan började samlas för bara cirka nio miljarder år sedan. Denna upptäckt är en indikation på att skivmontering i spiralgalaxer inträffade under en längre period än man tidigare trott."

Drs Yuan och Elagali, och professor Freeman, arbetat med kollegor från University of New South Wales, Macquarie University, och University of Queensland, allt i Australien, tillsammans med andra på Cosmic Dawn Center (DAWN) i Danmark, Texas A&M University i USA, York University i Kanada, och Gents universitet i Belgien.