Hur var universum för mer än 13 miljarder år sedan, bara 500 miljoner år efter big bang? Nya uppgifter från rymdteleskoperna Hubble och Spitzer avslöjar några överraskande ljusa galaxer som är ungefär 10 till 20 gånger ljusare än någonsin sett tidigare i den epoken.
Garth Illingworth från University of California, Santa Cruz sa att upptäckten av dessa fyra ljusa galaxer kom från att kombinera kraften i båda teleskop, men dessa galaxer ligger precis vid gränsen för teleskopets kapacitet.
"Vi når faktiskt 13,2 miljarder år tillbaka genom universumets liv - det är 96% av universumets liv som vi tittar tillbaka på dessa galaxer," sade Illingworth och talade vid American Astronomical Society-mötet i Washington DC om detta vecka. "Det är ett häpnadsväckande åtagande och en häpnadsväckande prestation som Hubble och Spitzer har uppnått."
Illingworth sa att den typiska galaxkandidaten från så långt tillbaka i tiden är mycket svag och svår att se. Men dessa nya galaxer är ungefär 15-20% ljusare än vad astronomer har sett tidigare vid rödförskjutning 10.
De små är ljusa eftersom de spricker av stjärnbildningsaktivitet. Den ljusaste bildar stjärnor ungefär 50 gånger snabbare än mjölkvägen gör idag. Även om dessa nya galaxer bara är en tjugonde storleken på Vintergatan, innehåller de antagligen cirka en miljard stjärnor som är trånga samman.
Astronomer tycker att dessa ljusa, unga galaxer växte exceptionellt snabbt på grund av interaktion och sammanslagningar av mindre spädbarnsgalaxer som började bilda stjärnor ännu tidigare i universum. Sedan den forntida tiden för miljarder år sedan när ljuset som vi ser nu började sin långa resa till oss har de antagligen fortsatt att växa och bli liknande de största moderna galaxerna. Många av stjärnorna i dessa spädbarnsgalaxer lever sannolikt vidare i dag i mitten av jätte elliptiska galaxer, mycket större även än vår egen Vintergatan.
Illingworth sa att denna era verkar vara en tidsram där saker förändrades ganska snabbt. "Vi har gått tillbaka till en mycket intressant tid då universum förändras," sade han.
Galaxerna upptäcktes först med Hubble, och astronomer kunde mäta deras stjärnbildningsgrader och storlekar. Men med hjälp av Spitzer kunde forskarna också mäta galaxernas massor.
"Detta är den första mätningen av galaxernas massdensitet när universum var vid 500 miljoner år," sade Illingworth. "Dessa galaxer är ungefär en miljard gånger massan av vår sol, som är massiv för dessa tider, men fortfarande bara 1% av mjölkvägens massa."
Illingworth tillade att massmätningarna är grova uppskattningar på grund av hur utmanande uppgiften var.
Illingworth och teammedlem Ivo Labbé från Leiden universitet sa att de ser fram emot att ta reda på mer om dessa galaxer, särskilt från framtida observationer med det kommande James Webb Space Telescope.
"Samtidigt är de extrema massorna och stjärnbildningsgraden verkligen mystiska," sade Labbé, "och vi är ivriga att bekräfta dem med framtida observationer på våra kraftfulla teleskop."
Du kan ta reda på mer om dessa tidiga galaxer - och mer - på First Galaxies webbplats.
Ytterligare läsning: HubbleSite
