Mais de 30 anos atrás, o satélite infravermelho de astronomia descobriu que o universo continha muitas galáxias extremamente luminosas, alguns mais de mil vezes mais brilhantes do que nossa Via Láctea, mas que são praticamente invisíveis em comprimentos de onda ópticos. Essas galáxias são alimentadas por explosões de formação de estrelas enterradas nas profundezas de nuvens de poeira e gás. A poeira absorve a luz ultravioleta enquanto irradia em comprimentos de onda infravermelhos. Em muitos casos, a hiperatividade foi desencadeada por um encontro colisional entre galáxias que facilitou o colapso do gás interestelar em novas estrelas.

Colisões entre galáxias são comuns. De fato, a maioria das galáxias provavelmente esteve envolvida em um ou mais encontros durante suas vidas, tornando essas interações uma fase importante na evolução da galáxia e na formação de estrelas no universo. A via Láctea, por exemplo, está ligado pela gravidade à galáxia de Andrômeda e se aproxima dela a uma velocidade de cerca de 50 quilômetros por segundo; espera-se que nos encontremos em mais um bilhão de anos. No universo local, cerca de cinco por cento das galáxias estão atualmente em fusão, e as fusões geralmente podem ser facilmente identificadas pelas distorções morfológicas visíveis que produzem, como caudas de maré saindo dos discos galácticos.

Nem todas as galáxias luminosas infravermelhas mostram tais distorções, Contudo, e a questão de identificar (e classificar) fusões torna-se especialmente problemática para estudos de épocas cósmicas anteriores, quando as taxas de formação de estrelas eram muito mais altas do que hoje, e quando a taxa de fusão de galáxias também era maior. (Além disso, tais sistemas são descobertos preferencialmente em levantamentos de galáxias profundas precisamente porque são muito luminosos.) Mas as galáxias no cosmos distante são muito remotas para detectar assinaturas espaciais como braços de maré (pelo menos com telescópios atuais). É possível que outros processos além da formação de estrelas induzida pela fusão estejam iluminando algumas dessas galáxias brilhantes, por exemplo, buracos negros supermassivos que se acumulam podem emitir grandes quantidades de radiação ultravioleta. Por causa de tais casos, as estimativas da formação de estrelas no universo primitivo com base apenas nas medições de luminosidade podem estar incorretas.

O astrônomo CfA Lars Hernquist é um pioneiro no desenvolvimento de simulações de computador de galáxias em fusão. Vários anos atrás, ele e uma equipe de colegas produziram uma nova simulação massiva da formação e evolução das galáxias no universo, chamado Illustris. Em um novo artigo baseado em imagens simuladas da Ilustris de galáxias em fusão, os astrônomos apresentam uma maneira de ajudar a identificar quando os sistemas de imagens são fusões. Eles criaram cerca de um milhão de imagens sintéticas do Telescópio Espacial Hubble e James Webb a partir de suas fusões simuladas, e então procurou por indicadores morfológicos comuns de fusão. Eles desenvolveram um algoritmo que identificou com sucesso as fusões em um nível de integridade de aproximadamente setenta por cento para distâncias de até oitenta e cinco bilhões de anos-luz (o valor da distância atual), correspondendo à luz datando da época cerca de 2 bilhões de anos após o big bang. Os resultados do algoritmo indicaram que as características espaciais associadas a fortes concentrações centrais (ou protuberâncias) foram mais importantes para a seleção de fusões anteriores, enquanto núcleos duplos e assimetrias foram os mais importantes para selecionar futuras fusões (isto é, em algum momento nos próximos 250 milhões de anos). O novo algoritmo será particularmente valioso quando aplicado a futuras imagens Webb de fusões muito distantes.