À partir de 2005 environ, les astronomes ont commencé à découvrir la présence de très grandes galaxies à une distance d'environ 10 milliards d'années-lumière. Étant donné que les astronomes s'attendent à ce que les galaxies se développent par le biais de fusions et que les fusions ont tendance à déclencher la formation d'étoiles, la présence de galaxies aussi grandes et non développées semblait étrange. Comment les galaxies ont-elles pu se développer autant et avoir si peu d'étoiles?
L'une des principales propositions est que les galaxies ont subi de fréquentes fusions, mais chacune était très petite et n'a pas encouragé la formation d'étoiles à grande échelle. En d'autres termes, au lieu de fusionner entre des galaxies de taille similaire, de grandes galaxies se sont développées rapidement et tôt dans l'univers, puis ont eu tendance à s'accumuler par l'intégration de petites galaxies naines. Bien que cette solution soit simple, la tester est difficile car les galaxies en question sont à de grandes distances et détecter les galaxies mineures au fur et à mesure qu'elles sont dévorées nécessiterait des observations exceptionnelles.
Cherchant pour tester cette hypothèse, une équipe d'astronomes dirigée par Andrew Newman du California Institute of Technology a combiné les observations de Hubble et du télescope infrarouge du Royaume-Uni (UKIRT) pour rechercher ces compagnons minuscules. L'équipe a examiné plus de 400 galaxies qui ne présentaient aucun signe de formation d'étoiles actives (appelées galaxies «calmes») à la recherche d'éventuelles galaxies compagnes à des distances de 10 milliards d'années-lumière à environ 2 milliards d'années-lumière afin de déterminer comment ce mineur le taux de fusion a évolué au fil du temps.
À partir de leur étude, ils ont déterminé qu'environ 15% des galaxies tranquilles avaient un homologue voisin qui avait au moins 10% de la masse de la plus grande galaxie. Cela a pris en compte la possibilité que certaines galaxies aient pu être plus éloignées mais le long de la ligne de visée en s'assurant que les deux galaxies avaient des décalages vers le rouge similaires. Au fil du temps, les galaxies partenaires sont devenues plus rares, ce qui suggère qu'elles devenaient plus rares à mesure que de plus en plus étaient consommées par les grands frères. En utilisant cela comme un taux auquel les fusions doivent se produire, l'équipe a pu répondre à la question de savoir si ces fusions mineures pouvaient expliquer la croissance de la galaxie découverte six ans plus tôt.
Pour les galaxies proches d'une distance d'environ 8 milliards d'années-lumière, le taux de fusions mineures a pu expliquer complètement la croissance globale des galaxies. Cependant, pour le taux de croissance des galaxies à des moments plus tôt que cela, de telles fusions mineures ne pouvaient représenter qu'environ la moitié de la croissance apparente.
L'équipe propose plusieurs raisons pour lesquelles cela peut être le cas. Premièrement, bon nombre des hypothèses de base pourraient être erronées. Les équipes peuvent avoir surestimé la taille des galaxies massives ou sous-estimé le taux de formation des étoiles. Ces propriétés clés sont souvent dérivées de levés photométriques qui ne sont pas aussi fiables que les observations spectroscopiques. À l'avenir, si de meilleures observations peuvent être faites, ces valeurs peuvent être révisées et le problème peut se résoudre lui-même. L'autre option est qu'il y a simplement des processus supplémentaires à l'œuvre que les astronomes n'ont pas encore compris. Quoi qu'il en soit, la question de savoir comment les galaxies en croissance évitent de faire connaître leur croissance est sans réponse.
