Galáxias modernas mostram uma grande diversidade, incluindo galáxias anãs, galáxias irregulares, galáxias espirais, e galáxias elípticas massivas. Este tipo final, galáxias elípticas massivas, fornece aos astrônomos um quebra-cabeça. Embora sejam as galáxias mais massivas com mais estrelas, quase todas as suas estrelas são velhas. Em algum momento do passado, os progenitores de galáxias elípticas massivas devem ter formado rapidamente muitas estrelas e depois parado por algum motivo.

Felizmente, a velocidade finita da luz dá aos cientistas uma maneira de voltar no tempo e visualizar o universo primitivo. Se uma galáxia está localizada a 12 bilhões de anos-luz de distância, então, a luz daquela galáxia deve ter viajado por 12 bilhões de anos antes de chegar à Terra. Isso significa que a luz que observamos hoje deve ter deixado a galáxia há 12 bilhões de anos. Em outras palavras, a luz é a imagem de como era a galáxia há 12 bilhões de anos. Ao observar galáxias a várias distâncias da Terra, astrônomos podem reconstruir a história do universo.

Uma equipe internacional incluindo pesquisadores do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), a Universidade de Tóquio, e a Universidade de Copenhagen usou dados do Telescópio Subaru da NAOJ e outros telescópios para pesquisar galáxias localizadas a 12 bilhões de anos-luz de distância. Entre esta amostra, eles identificaram galáxias quiescentes massivas, significando galáxias massivas sem formação estelar ativa, como os prováveis ​​progenitores de galáxias elípticas gigantes modernas. É surpreendente que galáxias gigantes maduras já existissem muito cedo, quando o universo tinha apenas cerca de 13% de sua idade atual.

A equipe então usou o telescópio Subaru para realizar observações de acompanhamento de alta resolução no infravermelho próximo para as 5 galáxias quiescentes massivas mais brilhantes localizadas a 12 bilhões de anos-luz de distância.

Os resultados mostram que, embora as galáxias quiescentes massivas sejam compactas (apenas cerca de 2% do tamanho da Via Láctea), elas são quase tão pesadas quanto as galáxias modernas. Isso significa que para se tornarem galáxias elípticas gigantes modernas, elas devem inchar cerca de 100 vezes de tamanho, mas só aumenta em massa cerca de 5 vezes. Comparando as observações com os modelos de brinquedo, a equipe mostrou que isso seria possível se o crescimento fosse impulsionado, não por grandes fusões onde duas galáxias semelhantes se fundem para formar uma maior, mas por pequenas fusões onde uma grande galáxia canibaliza outras menores.

"Estamos muito entusiasmados com as implicações de nossas descobertas, "explica a autora correspondente Mariko Kubo, Pesquisador de pós-doutorado na NAOJ. "Mas agora estamos no limite de resolução dos telescópios existentes. A resolução espacial superior do Telescópio dos Trinta Metros atualmente em desenvolvimento nos permitirá estudar as morfologias de galáxias distantes com mais precisão. Para galáxias mais distantes além de 12 bilhões de anos-luz, precisamos da próxima geração do Telescópio Espacial James Webb. "