Toen het heelal ongeveer 350 miljoen jaar oud was, was het donker:er waren geen sterren of sterrenstelsels, alleen neutraal gas - voornamelijk waterstof - het residu van de oerknal. Die mistige periode begon op te klaren toen atomen samenklonterden om de eerste sterren en de eerste quasars te vormen, waardoor het gas ioniseert en hoogenergetische fotonen vrij door de ruimte kunnen reizen.

Dit tijdperk, het tijdperk van de "reionisatie" genoemd, duurde ongeveer 370 miljoen jaar en de eerste grote structuren in het heelal verschijnen als groepen of clusters van sterrenstelsels.

Een internationaal team van astronomen gegroepeerd in het LAGER-consortium (Lyman Alpha Galaxies in the Epoch of Reionization), geïntegreerd door Leopoldo Infante, Directeur van Carnegie's Las Campanas Observatorium, en postdoctoraal onderzoeker Jorge González-López, ontdekte de meest verre cluster van sterrenstelsels met hoge dichtheid, of protocluster, ooit waargenomen. Deze studie, gepubliceerd in Natuurastronomie , opent nieuwe wegen voor het begrijpen van de evolutie van gebieden met een hoge dichtheid in het universum en de sterrenstelsels waaruit ze zijn samengesteld.

"We hebben een protocluster gevonden die werd waargenomen toen het universum minder dan 6 procent van zijn huidige leeftijd had, tegen het einde van de reïonisatieperiode. Het is de verste protocluster die tot nu toe met spectroscopie is bevestigd. Een schatting van de betrokken massa suggereert dat voor het huidige tijdperk, het zou een enorme cluster van sterrenstelsels zijn, vergelijkbaar met de beroemde Coma-cluster in het nabije universum, ' legde Infante uit.

De donkere energiecamera (DECam), gemonteerd op de 4 meter lange Victor M. Blanco-telescoop van het Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), dat is een programma van NSF's NOIRLab en is gevestigd in Chili, werd gebruikt om het onderzoek uit te voeren.

Bevestiging van de kandidaat-sterrenstelsels werd vervolgens bereikt met spectra die zijn verkregen met de 6,5-meter Magellan-telescopen van het Las Campanas-observatorium, samen met zorgvuldige gegevensreductie en -analyse.

De luchtcondities bij het Las Campanas Observatorium, Infante benadrukte, laat diepe, waarnemingen met hoge resolutie van zeer zwakke objecten.

"De Magellan-telescopen, met hun actieve optica en uiterst gevoelige spectrografen, stellen ons in staat om sterrenstelsels te observeren waarvan het licht al 750 miljoen jaar na de oerknal werd uitgezonden, ’ benadrukte Infante.

De LAGER-enquête probeert de natuurkunde te begrijpen op het moment van reïonisatie, maar in de context van de vorming en evolutie van sterrenstelsels.

"Dit onderzoek is belangrijk omdat het de omstandigheden van materie in het universum vaststelt op het moment van reïonisatie, toen sterrenstelsels werden gevormd. De ontdekking van de protocluster maakt het niet alleen mogelijk om individuele sterrenstelsels te bestuderen, maar ook om te begrijpen hoe clusters en structuren zich in het universum vormen. Tegelijkertijd, het onthult de beginvoorwaarden voor de vorming van structuren, ' voegde Infante eraan toe.

Tot dusver, de LAGER-studie heeft tientallen sterrenstelsels ontdekt waarvan het licht werd uitgestraald toen het heelal ongeveer 750 miljoen jaar oud was. Om de fysieke omstandigheden van materie in het universum op die leeftijden te begrijpen, onderzoekers moeten het aantal waargenomen sterrenstelsels vermenigvuldigen met een factor van minstens 10.

"We zullen doorgaan met het onderzoeken van meer van deze sterrenstelsels met behulp van de Blanco 4-meter en Magellan 6,5-meter telescopen totdat we de noodzakelijke statistische precisie hebben bereikt. We zijn ervan overtuigd dat we tijdens het proces vele andere interessante objecten zullen vinden, zoals de protocluster die in deze werk, ’ concludeerde de LCO-directeur.