Los astrónomos esperan que la mayoría de galaxias de esta época sean 'pececillos' de baja masa, formando estrellas de manera febril. Sin embargo, esta galaxia es 'un monstruo' e inactiva, según el profesor Karl Glazebrook, director del Centro de Astrofísica y Supercomputación de la Universidad de Swinburne, que dirigió el equipo.
Los investigadores encontraron que, dentro de un corto período de tiempo, esta galaxia masiva, conocida como ZF-COSMOS-20115, formó todas sus estrellas (tres veces más que nuestra Vía Láctea hoy) a través de un evento extremo de explosión estelar. Pero detuvo la formación de estrellas sólo mil millones de años después del Big Bang para convertirse en un galaxia 'roja o muerta' en reposo, común en nuestro universo actual, pero que no se espera que exista en esta época antigua.
La galaxia es también pequeña y extremadamente densa, cuenta con 300.000 millones de estrellas embutidas en un área de espacio de aproximadamente el mismo tamaño que la distancia entre el Sol y la cercana nebulosa de Orión.
Los astrofísicos siguen debatiendo cómo las galaxias dejan de formar estrellas. Hasta hace poco, los modelos sugerían que las galaxias muertas o 'pepitas rojas' como esta surgieron desde alrededor de 3.000 millones de años después del Big Bang.
"Este descubrimiento establece un nuevo récord para una galaxia roja masiva temprana. Es un hallazgo muy raro que plantea un nuevo desafío a los modelos de evolución de las galaxias: acomodar la existencia de tales galaxias mucho antes en el Universo", dice el profesor Glazebrook.
En este estudio, los astrónomos utilizaron el telescopio W M Keck en Hawai para confirmar las firmas de galaxias muertas a través del nuevo y único espectrógrafo MOSFIRE. Tomaron profundos espectros a lonigutudes de onda en el infrarrojo cercano para buscar las características definitivas que significan la presencia de estrellas viejas y la falta de formación estelar activa.
"Hemos utilizado el telescopio más poderoso en el mundo, pero nuestro objetivo tuvo que mirar a esta galaxia durante más de dos noches para revelar su naturaleza remarcable", dijo el coautor Vy Tran, de Texas A & M University.
Incluso con grandes telescopios como el Keck y su espejo de 10 metros, se requiere un largo tiempo de visualización para detectar líneas de absorción que son muy débiles en comparación con las líneas de emisión más prominentes generadas por galaxias de formación de estrellas activas.
"Mediante la recopilación de suficiente luz para medir el espectro de esta galaxia, desciframos la narrativa cósmica de lo que las estrellas y los elementos están presentes en las galaxias de tesis y construimos una línea de tiempo de cuando se formaron sus estrellas", dice el profesor Tran.
La tasa de formación de estrellas de esta galaxia produce menos de una quinta parte de la masa del Sol al año, pero en su pico de actividad 700 millones de años antes, esta galaxia formaba estrellas 5.000 veces más rápido.
"Esta galaxia enorme se formó como un petardo en menos de 100 millones de años, justo al comienzo de la historia cósmica," dice el profesor Glazebrook.
"Se hizo rápidamente un objeto monstruoso, a continuación, se apagó igualmente de repente. En cuanto a cómo se hizo esto sólo podemos especular. Esta vida rápida y la muerte tan temprana en el Universo no está en relación con nuestras modernas teorías de formación de galaxias".
El co-autor Corentin Schreiber de la Universidad de Leiden, que midió el primer espectro, especula que estos objetos son oscurecidos detrás de un velo de polvo y que las futuras observaciones con telescopios de ondas submilimétricas las revelarán.
Esta investigación ha sido publicada en Nature.