Drie afbeeldingen van NASA's Spitzer Space Telescope tonen paren sterrenstelsels op de vooravond van kosmische consolidatie. Hoewel de sterrenstelsels nu gescheiden lijken, de zwaartekracht trekt ze samen, en spoedig zullen ze samengaan om nieuwe te vormen, samengevoegde sterrenstelsels. Sommige samengevoegde sterrenstelsels zullen miljarden jaren van groei doormaken. Voor anderen, echter, de fusie zal processen op gang brengen die uiteindelijk de stervorming stoppen, waardoor de sterrenstelsels voortijdig zullen verwelken.

Slechts een paar procent van de sterrenstelsels in het nabije heelal fuseren, maar fusies van sterrenstelsels kwamen vaker voor tussen 6 miljard en 10 miljard jaar geleden, en deze processen hebben ons moderne galactische landschap diepgaand gevormd. Al meer dan 10 jaar, wetenschappers die werken aan de Great Observatories All-sky LIRG Survey, of DOELEN, hebben nabije sterrenstelsels gebruikt om de details van het samensmelten van sterrenstelsels te bestuderen en om ze te gebruiken als lokale laboratoria voor die eerdere periode in de geschiedenis van het universum. Het onderzoek heeft zich gericht op 200 nabije objecten, waaronder veel sterrenstelsels in verschillende stadia van samensmelting. De afbeeldingen hierboven tonen drie van die doelen, in beeld gebracht door Spitzer.

Op deze afbeeldingen, verschillende kleuren komen overeen met verschillende golflengten van infrarood licht, die niet zichtbaar zijn voor het menselijk oog. Blauw komt overeen met 3,6 micron, en groen komt overeen met 4,5 micron - beide sterk uitgezonden door sterren. Rood komt overeen met 8,0 micron, een golflengte die voornamelijk door stof wordt uitgezonden.

Een van de primaire processen waarvan wordt gedacht dat ze verantwoordelijk zijn voor een plotselinge stopzetting van de stervorming in een samengesmolten melkwegstelsel, is een overvoed zwart gat. In het centrum van de meeste sterrenstelsels bevindt zich een superzwaar zwart gat - een krachtig beest dat miljoenen tot miljarden keren massiever is dan de zon. Tijdens een galactische fusie, gas en stof worden naar het centrum van de melkweg gedreven, waar ze helpen bij het maken van jonge sterren en ook het centrale zwarte gat voeden.

Maar deze plotselinge uitbarsting van activiteit kan een onstabiele omgeving creëren. Schokgolven of krachtige winden geproduceerd door het groeiende zwarte gat kunnen door de melkweg razen, grote hoeveelheden gas uitstoten en stervorming stoppen. Voldoende krachtige of repetitieve uitstroom kan het vermogen van de melkweg om nieuwe sterren te maken belemmeren.

De relatie tussen fusies, uitbarstingen van stervorming, en de activiteit van een zwart gat is complex, en wetenschappers werken er nog steeds aan om het volledig te begrijpen. Een van de nieuw samengevoegde sterrenstelsels is het onderwerp van een gedetailleerde studie met de W.M. Keck-observatorium in Hawaï, waarin GOALS-wetenschappers naar galactische schokgolven zochten die werden aangedreven door de centrale actieve galactische kern, een extreem helder object aangedreven door een superzwaar zwart gat dat zich voedt met materiaal eromheen. Het gebrek aan schoksignaturen suggereert dat de rol van actieve galactische kernen bij het vormgeven van de groei van sterrenstelsels tijdens een fusie misschien niet eenvoudig is.

Samensmeltende sterrenstelsels in het nabije heelal lijken bijzonder helder voor infrarode observatoria zoals Spitzer. GOALS-onderzoeken zijn ook gebaseerd op waarnemingen van de doelstelsels door andere ruimteobservatoria, inclusief NASA's Hubble en Chandra ruimtetelescopen, de Herschel-satelliet van de European Space Agency, evenals voorzieningen op de grond, waaronder het Keck Observatorium, de Very Large Array van de National Science Foundation en de Atacama Large Millimeter Array.