Les galaxies diffuses, éparpillées dans l'amas de Persée, ressemblent à des fantômes parmi leurs voisines brillantes. Elles sont si ténues que les objets lointains se voient à travers, et elles contiennent des centaines de fois moins d'étoiles que notre Voie lactée. Les astronomes ont pointé un spectrographe — un instrument qui décompose la lumière des étoiles en couleurs, comme un prisme le fait avec un arc-en-ciel — sur six de ces objets, et ont ainsi plongé dans leur passé.
La lumière a révélé que les étoiles de ces galaxies ne sont pas jeunes : elles ont en moyenne environ sept milliards d'années, soit plus de la moitié de l'âge de l'Univers. Elles sont pauvres en éléments lourds — fer, magnésium, etc. — qui naissent au cœur des étoiles et sont dispersés par les explosions. En revanche, elles contiennent plus de magnésium par rapport au fer que notre Soleil. Cette signature chimique indique que les étoiles se sont formées rapidement et tôt, à partir d'un gaz qui n'avait pas encore eu le temps d'accumuler beaucoup de métaux.
Pour trois galaxies, on a pu mesurer comment la composition des étoiles varie du bord vers le centre. Deux présentent un profil plat, comme les galaxies naines ordinaires, tandis que pour l'une, la métallicité augmente vers le centre. Ce comportement inhabituel pourrait être lié aux amas globulaires : les forces de marée de la galaxie peuvent les déchirer, et les étoiles libérées, riches en métaux, se déposent plus près du centre. Plus une galaxie possède d'amas globulaires, plus l'effet est marqué. C'est comme si l'on dissolvait davantage de cubes de bouillon dans la soupe — le goût devient plus intense vers le milieu de l'assiette.
L'étude n'a pas trouvé de lien entre les propriétés des étoiles et la manière dont la galaxie est entrée dans l'amas : il semble que les conditions extérieures n'influencent pas beaucoup la vie interne de ces objets diffus. Les astronomes prévoient maintenant d'étudier davantage de ces galaxies pour comprendre comment elles survivent dans un environnement dense et pourquoi leurs étoiles sont si vieilles.
L'une des galaxies étudiées, DF11 dans l'amas de la Chevelure de Bérénice, a une composition chimique qui rappelle celle des galaxies telles qu'elles étaient deux milliards d'années après le Big Bang, bien qu'elle existe dans l'Univers actuel.