När universum var cirka 350 miljoner år gammalt var det mörkt:det fanns inga stjärnor eller galaxer, endast neutral gas – främst väte – resterna av Big Bang. Den dimmiga perioden började klarna när atomer klumpade ihop sig för att bilda de första stjärnorna och de första kvasarerna, vilket får gasen att jonisera och högenergifotoner att färdas fritt genom rymden.

denna epok, kallad "återjoniseringsepok", varade cirka 370 miljoner år och de första stora strukturerna i universum uppträder som grupper eller kluster av galaxer.

Ett internationellt team av astronomer grupperade i LAGER-konsortiet (Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization), integrerad av Leopoldo Infante, Direktör för Carnegies Las Campanas-observatorium, och postdoktorn Jorge González-López, upptäckte det mest avlägsna högdensitetsklustret av galaxer, eller protokluster, någonsin observerats. Den här studien, publiceras i Natur astronomi , öppnar nya vägar för att förstå utvecklingen av högdensitetsregioner i universum och de galaxer som de består av.

"Vi har hittat ett protokluster som observerats när universum var mindre än 6 procent av sin nuvarande ålder, nära slutet av återjoniseringsperioden. Det är det mest avlägsna protokluster som hittills har bekräftats med spektroskopi. En uppskattning av den inblandade massan tyder på att för den nuvarande epoken, det skulle vara en massiv galaxhop som liknar den berömda Coma-hopen i det närliggande universum, " förklarade Infante.

The Dark Energy Camera (DECam), monterad på 4-meters Victor M. Blanco-teleskopet vid Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), som är ett program från NSF:s NOIRLab och ligger i Chile, användes för att genomföra forskningen.

Bekräftelse av kandidatgalaxerna uppnåddes sedan med spektra erhållna med 6,5-meters Magellan-teleskopen vid Las Campanas-observatoriet, tillsammans med noggrann dataminskning och analys.

Himlen vid Las Campanas observatorium, Infante betonade, ge utrymme för djup, högupplösta observationer av mycket svaga föremål.

"Magellan-teleskopen, med sin aktiva optik och extremt känsliga spektrografer, låt oss observera galaxer vars ljus sänds ut så tidigt som 750 miljoner år efter Big Bang, " stressade Infante.

LAGER-undersökningen försöker förstå fysiken vid tiden för återjonisering, men i samband med galaxbildning och evolution.

"Denna forskning är viktig eftersom den fastställer villkoren för materia i universum vid tiden för återjonisering, när galaxer bildades. Upptäckten av protoklustern gör det möjligt att inte bara studera enskilda galaxer, men också för att förstå hur kluster och strukturer bildas i universum. På samma gång, det avslöjar de initiala förutsättningarna för bildandet av strukturer, " tillade Infante.

Än så länge, LAGER-studien har upptäckt dussintals galaxer vars ljus sänds ut när universum var cirka 750 miljoner år gammalt. För att förstå de fysiska förhållandena för materia i universum vid dessa åldrar, forskare måste multiplicera antalet observerade galaxer med en faktor på minst 10.

"Vi kommer att fortsätta att undersöka fler av dessa galaxer med hjälp av Blanco 4-meters och Magellan 6,5-metersteleskopen tills vi når den nödvändiga statistiska precisionen. Vi är övertygade om att vi under processen kommer att hitta många andra intressanta objekt som protoklustret som upptäckts i detta arbete, " avslutade LCO-direktören.