早期宇宙是一個動盪不安的地方。星系碰撞的頻率遠高於今天，星系內部也是混亂的，是由成團的恆星組成的星莢。這裡不是像銀河系或仙女座星系那樣有序、精緻的螺旋星系存在的地方。
但是，透過掃描大爆炸後僅幾十億年就已存在的數百個星系，一組天文學家在宇宙的粗糙環境中發現了一顆鑽石。研究人員發現了一個罕見的早期星系，它具有明顯的螺旋臂，他們在7月19日出版的《自然》雜誌上報道了這一發現。並且該星系獨特的環境可能有助於解釋為什麼螺旋星系在那個時期如此罕見。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
這個新發現的星系，被稱為 BX 442，在哈勃影像中被確認為螺旋星系，這些影像的目標是紅移為 1.5 到 3.6 的 306 個星系，對應於大約 93 億到 119 億年前的時間。（紅移是宇宙距離的度量，它表明當物體光線穿越膨脹的宇宙時，其波長被拉伸到更長波長的程度。） BX 442 是其中唯一可識別的螺旋星系，其紅移為 2.18，大約在 107 億年前，或者說就在大爆炸後三十億年。它似乎符合一種被稱為宏偉設計螺旋星系的型別，在這種星系中，明顯的螺旋臂為星系恆星盤賦予了明確的形狀。
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多倫多大學的天體物理學家、主要研究作者大衛·勞說：“我們在這個星系中看到了宏偉設計螺旋模式，這真是令人震驚。我們沒有想到會發現它。在我們自己的調查中的 300 多個其他星系，以及不同調查中的許多其他星系，都沒有顯示出這種模式。”
螺旋星系在現代宇宙中很常見，但是當天文學家凝視宇宙，觀察越來越遠——因此也越來越早的時間——的物體時，螺旋結構開始逐漸消失，這就是為什麼 BX 442 成為了如此有趣的案例研究。
IBM 位於紐約州約克鎮高地的 T. J. Watson 研究中心的的天文學家布魯斯·埃爾梅格林說：“它是獨一無二的，他們說得對。人們早就知道在這些紅移處存在星盤。星盤並不令人驚訝，通常當局部存在星盤時，星盤中就會有螺旋星系，”他補充道。“但是在這些紅移處，還沒有觀察到螺旋星系，這一直是一個謎。”
天文學家看到的不是有序的漩渦，而是團塊狀、斑點狀的星系，它們正在經歷宇宙中相當於尷尬期的階段。諾丁漢大學的天體物理學家克里斯托弗·康塞利斯說：“在這些紅移處，如果你用哈勃望遠鏡觀察星系群，大多數看起來都是不規則和奇特的。這些星系中的大多數可能正在經歷合併，相互碰撞。” 並且它們的恆星通常不侷限於扁平、薄且均勻旋轉的星盤。
BX 442 似乎也具有某種混亂的恆星群，就好像它的內容物被攪動了一樣。但是，某種程度上，規則的螺旋結構印在了星系的恆星上，這可能是由於最近與一個更小的星系發生了掠射遭遇。“據我們所知，使其與眾不同的似乎是它旁邊有一個小伴星系，”勞在談到這個罕見的螺旋星系時說道。
去年的一項研究表明，銀河系的衛星星系人馬座矮星系可能是造成我們自身星系某些螺旋結構的原因。當人馬座矮星系向內墜落並穿過較大星系的平面時，它的撞擊力足以擾亂均勻的恆星盤，並將其轉變成熟悉的螺旋形。類似的過程可以解釋 BX 442 的非典型螺旋性質。研究人員使用計算機模擬發現，相互作用確實可以在遙遠的星系中激發出螺旋結構。但是，如果伴星系確實是觸發因素，那麼這種轉變將不會是永久性的。“如果是這種情況，那麼我們現在看到的景象可能會在大約 1 億年左右的時間內消失，”勞說。
在那個時期螺旋結構的短暫性可以解釋為什麼勞和他的同事在他們的星系調查中只發現了一個螺旋星系。事實上，自 BX 442 發射出現在到達地球的光線以來，在數十億年的時間裡，它可能已經演變成不同的形狀。“不可能說那個螺旋星系發生了什麼，”康塞利斯說。“星系型別並非一成不變。”
埃爾梅格林指出，BX 442 也可能在沒有鄰居推動的情況下產生了自己的螺旋結構。星系內的恆星和氣體團塊會導致螺旋星系的形成，而 BX 442 似乎在其螺旋臂之一上至少包含一個大型團塊。“它們擾亂了周圍的一切，每個團塊都像是在形成自己的潮汐尾，”埃爾梅格林說。“這是一種相當容易獲得三條螺旋臂的方法，而這個星系恰好有三條臂。”
可能是許多不同的機制可以塑造螺旋星系。一旦下一代天文臺（例如 NASA 的詹姆斯·韋伯太空望遠鏡）上線，應該可以研究更多示例。在那之前，天文學家將不得不依靠像 BX 442 這樣的獨特樣本來幫助弄清楚哪些是在宇宙歷史的不同時期創造螺旋結構的主導力量。“我們真的沒有一個很好的解釋來說明螺旋臂是如何存在的，”康塞利斯說。“我們還有很多問題沒有解答。”