Les galaxies submillimétriques (SMG) sont une classe des plus lumineuses, loin, et les galaxies à formation rapide d'étoiles connues et peuvent briller plus fort qu'un billion de soleils (environ cent fois plus lumineux au total que la Voie lactée). Ils sont généralement difficiles à détecter dans le visible, cependant, parce que la plupart de leur lumière ultra-violette et optique est absorbée par la poussière qui à son tour est chauffée et rayonne à des longueurs d'onde submillimétriques - la raison pour laquelle elles sont appelées galaxies submillimétriques. On pense que la source d'énergie de ces galaxies est un taux élevé de formation d'étoiles, jusqu'à mille étoiles par an (dans la Voie lactée, le taux ressemble plus à une étoile par an). Les SMG datent généralement du premier univers; ils sont si éloignés que leur lumière voyage depuis plus de dix milliards d'années, plus de 70% de la durée de vie de l'univers, depuis l'époque d'environ trois milliards d'années après le big bang. Parce qu'il leur faut du temps pour évoluer, les astronomes pensent que même un milliard d'années plus tôt, ils fabriquaient probablement activement des étoiles et influençaient leur environnement, mais on sait très peu de choses sur cette phase de leur évolution.

Des SMG ont récemment été identifiés dans des protoamas de galaxies, groupes de dizaines de galaxies dans l'univers alors qu'il avait moins de quelques milliards d'années. L'observation de SMG massifs dans ces protoamas distants fournit des détails cruciaux pour comprendre à la fois leur évolution précoce et celle des structures plus larges auxquelles ils appartiennent. Les astronomes du CfA Emily Pass et Matt Ashby étaient membres d'une équipe qui a utilisé les données infrarouges et optiques des instruments Spitzer IRAC et Gemini-South, respectivement, étudier un protocluster préalablement identifié, SPT2349-56, à l'ère seulement 1,4 milliard d'années après le big bang. Le protocluster a été repéré par les longueurs d'onde millimétriques du télescope du pôle Sud, puis observé plus en détail avec Spitzer, Gémeaux, et le réseau submillimétrique ALMA.

Le protocluster contient une concentration remarquable de quatorze SMG, dont neuf ont été détectés par ces observations optiques et infrarouges. Les astronomes ont alors pu estimer les masses stellaires, âge, et la teneur en gaz de ces SMG, ainsi que leurs histoires de formation d'étoiles, un exploit remarquable pour des objets aussi éloignés. Entre autres propriétés du protocluster, les scientifiques en déduisent que sa masse totale est d'environ mille milliards de masses solaires, et ses galaxies fabriquent des étoiles d'une manière similaire aux processus de formation d'étoiles dans l'univers actuel. Ils concluent également que l'ensemble est probablement au milieu d'une fusion colossale.