Các nhà nghiên cứu tường thuật lại việc quan sát một số thiên hà đầu tiên hình thành trong vũ trụ, được hình thành chưa đầy 1 tỷ năm sau vụ nổ BigBang (có thể là hơn 13 tỷ năm trước). Dữ liệu cho thấy trong một vài bước sóng cụ thể của tia hồng ngoại, các thiên hà sáng hơn đáng kể so với dự đoán của các nhà khoa học. Nghiên cứu này lần đầu tiên xác nhận hiện tượng này đối với một mẫu thiên hà lớn trong giai đoạn này không phải là những trường hợp đặc biệt có mức độ phát sáng cao hơn so với thông thường mà ngay cả các thiên hà trung bình có mặt tại thời điểm đó cũng sáng hơn nhiều so với các thiên hà chúng ta thấy hiện nay
Trước sự biến đổi toàn vũ trụ này, các dạng bước sóng dài của ánh sáng, chẳng hạn như sóng vô tuyến và ánh sáng có thể thấy được, đi ngang qua vũ trụ ít bị cản trở hơn. Nhưng các bước sóng ánh sáng ngắn hơn - bao gồm tia cực tím, tia X và tia gamma - đã bị dừng lại bởi các nguyên tử hydro trung tính. Những va chạm này đã tước đi các nguyên tử hydro trung tính của các electron, làm ion hóa chúng.
Quay ngược thời gian về thời điểm ngay trước khi Đại Kỷ Nguyên kết thúc, Spitzer quan sát và ghi nhận hai vùng trời trong khoảng hơn 200 giờ mỗi lần, cho phép kính viễn vọng không gian thu thập ánh sáng cái mà đã đi được hơn 13 tỷ năm để đến với chúng ta.
Như một số nghiên cứu khoa học dài hơi về việc quan sát này từng được thực hiện bởi Spitzer, chúng là một phần của chiến dịch quan sát mang tên SỰ TUYỆT DIỆU, viết tắt của Thời đại nguyên liệu tái ion hoá của Spitzer. Từ khoá NGUYÊN LIỆU (vốn đã là từ viết tắt của Đài quan sát căn nguyên nguồn gốc) là một chiến dịch khác trong việc quan sát một số mục tiêu NGUYÊN LIỆU đầu tiên. Nghiên cứu cũng sử dụng dữ liệu lưu trữ từ Kính viễn vọng Không gian Hubble của NASA / ESA.
Sử dụng những quan sát cực sâu này của Spitzer, nhóm các nhà thiên văn học đã quan sát 135 thiên hà xa xôi và thấy rằng chúng đều đặc biệt sáng trong hai bước sóng ánh sáng hồng ngoại cụ thể được tạo ra bởi bức xạ ion hóa tương tác với khí hydro và oxy trong các thiên hà. Điều này ngụ ý rằng những thiên hà này bị chi phối bởi những ngôi sao trẻ hơn, to hơn và có thành phần chủ yếu là hydro và heli. Chúng chứa một lượng rất nhỏ các nguyên tố “nặng” (như nitơ, carbon và oxy) so với các ngôi sao được tìm thấy trong các thiên hà trung bình của hiện nay.
Những ngôi sao này không phải là những ngôi sao đầu tiên hình thành trong Vũ trụ (những ngôi sao này chỉ bao gồm hydro và helium) nhưng vẫn là thành viên thuộc thế hệ những ngôi sao thuở sơ khai. Kỷ nguyên Reionisation không phải là một sự kiện tức thời, vì vậy trong khi kết quả mới không đủ để chấm dứt nghiên cứu về sự kiện vũ trụ này, họ cung cấp các chi tiết mới về cách thức vũ trụ phát triển vào thời điểm này và quá trình chuyển đổi diễn ra ra sao.
“Chúng tôi không nghĩ rằng Spitzer, với thấu kính không lớn hơn Hula-Hoop, sẽ có khả năng nhìn thấy các thiên hà rất gần với khoảng thời gian sơ khai của vũ trụ”, Michael Werner, nhà khoa học dự án của Spitzer tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực của NASA ở Pasadena, California, nói . “Nhưng tự nhiên luôn đầy bất ngờ, và việc toả sáng đầy tính bất ngờ của những thiên hà thuở sơ khai này, cùng với hiệu suất tuyệt vời của Spitzer, đã khiến chúng nằm trong phạm vi của đài quan sát tuy nhỏ bé nhưng đầy tiềm năng này của chúng ta.”
Kính thiên văn vũ trụ James Webb của NASA / CSA / ESA, được xác định sẽ khởi động vào năm 2021, nhằm nghiên cứu vũ trụ theo nhiều bước sóng giống như Spitzer đã từng quan sát. Nhưng gương chính của Spitzer chỉ có đường kính 85 cm, Webb là 6,5 mét - lớn hơn khoảng 7,5 lần - cho phép Webb nghiên cứu các thiên hà này một cách chi tiết hơn nhiều. Pascal Oesch, một giáo sư trợ lý tại Đại học Geneva và là đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Những kết quả này của Spitzer chắc chắn là một bước tiến nữa trong việc tìm hiểu những bí ẩn của sự tái hợp vũ trụ. Hiện nay chúng ta đã biết rằng các điều kiện vật lý trong các thiên hà ban đầu này rất khác so với các thiên hà điển hình hiện nay. Đây sẽ là nhiệm vụ của kính viễn vọng không gian James Webb để tìm ra lý do chi tiết tại sao.”
