Hace más de 30 años, el satélite de astronomía infrarrojo descubrió que el universo contenía muchas galaxias extremadamente luminosas, algunos más de mil veces más brillantes que nuestra propia Vía Láctea, pero que son prácticamente invisibles en longitudes de onda ópticas. Estas galaxias son impulsadas por estallidos de formación de estrellas enterradas profundamente dentro de nubes de polvo y gas. El polvo absorbe la luz ultravioleta mientras irradia en longitudes de onda infrarrojas. En muchos casos, la hiperactividad fue provocada por un encuentro de colisión entre galaxias que facilitó el colapso del gas interestelar en nuevas estrellas.

Las colisiones entre galaxias son comunes. En efecto, la mayoría de las galaxias probablemente han estado involucradas en uno o más encuentros durante su vida, haciendo de estas interacciones una fase importante en la evolución de las galaxias y la formación de estrellas en el universo. La vía Láctea, por ejemplo, está unido por gravedad a la galaxia de Andrómeda y se acerca a ella a una velocidad de unos 50 kilómetros por segundo; se espera que nos encontremos en otros mil millones de años más o menos. En el universo local, alrededor del cinco por ciento de las galaxias se encuentran actualmente en fusión, y las fusiones generalmente pueden identificarse fácilmente por las distorsiones morfológicas visibles que producen, como las colas de marea que salen de los discos galácticos.

No todas las galaxias luminosas infrarrojas muestran tales distorsiones, sin embargo, y el tema de identificar (y clasificar) fusiones se vuelve especialmente problemático para los estudios de épocas cósmicas anteriores cuando las tasas de formación de estrellas eran mucho más altas que las actuales, y cuando la tasa de fusión de las galaxias también fue mayor. (Es más, tales sistemas se descubren preferentemente en estudios de galaxias profundas precisamente porque son muy luminosas). Pero las galaxias en el cosmos distante son demasiado remotas para detectar firmas espaciales como brazos de marea (al menos con los telescopios actuales). Es posible que otros procesos además de la formación de estrellas inducida por la fusión estén iluminando algunas de estas galaxias brillantes, por ejemplo, la acumulación de agujeros negros supermasivos puede emitir grandes cantidades de radiación ultravioleta. Debido a tales casos, Las estimaciones de la formación de estrellas en el universo temprano basadas únicamente en mediciones de luminosidad podrían ser incorrectas.

El astrónomo de CfA Lars Hernquist es un pionero en el desarrollo de simulaciones por computadora de la fusión de galaxias. Hace varios años, él y un equipo de colegas produjeron una nueva simulación masiva de la formación y evolución de las galaxias en el universo. llamado Illustris. En un nuevo artículo basado en imágenes simuladas de Ilustris de galaxias fusionadas, los astrónomos presentan una forma de ayudar a identificar cuándo los sistemas fotografiados son fusiones. Crearon alrededor de un millón de imágenes sintéticas del telescopio espacial Hubble y James Webb a partir de sus fusiones simuladas, y luego buscó indicadores morfológicos comunes de fusión. Desarrollaron un algoritmo que identificó con éxito fusiones en aproximadamente un setenta por ciento de nivel de completitud a distancias de hasta ochenta y cinco mil millones de años luz (el valor de distancia actual), correspondiente a la luz que data de la época de unos 2 mil millones de años después del Big Bang. Los resultados del algoritmo indicaron que las características espaciales asociadas con concentraciones centrales fuertes (o protuberancias) fueron las más importantes para seleccionar fusiones pasadas, mientras que los núcleos dobles y las asimetrías fueron más importantes para seleccionar futuras fusiones (es decir, en algún momento de los próximos 250 millones de años). El nuevo algoritmo será particularmente valioso cuando se aplique a futuras imágenes de Webb de fusiones muy distantes.