Cloud-9 może być ciemną galaktyką. Astronomowie nie znaleźli w niej gwiazd

Ciemna galaktyka może skrywać się w pobliżu galaktyki M94, około 15 milionów lat świetlnych od Ziemi. Astronomowie przeprowadzili jedne z najgłębszych dotąd obserwacji obiektu Cloud-9 i nie wykryli w nim żadnego światła pochodzącego od gwiazd.

Ciemna galaktyka i przewidywania modelu Lambda-CDM

W ramach nowego badania naukowcy pod kierownictwem Ignacia Trujillo z Instituto de Astrofísica de Canarias wykonali jedne z najgłębszych dotąd obserwacji obiektu Cloud-9, kandydata na „ciemną galaktykę”, i nie znaleźli żadnego śladu gwiazd. Badanie zostało opublikowane w serwisie arXiv.

Jak opisują astronomowie, powszechnie akceptowany model Wszechświata, model Lambda-CDM, przewiduje, że Wszechświat powinien zawierać dużą liczbę małych skupisk ciemnej materii o niewielkiej masie, które zawierają gaz, ale nigdy nie zdołały utworzyć gwiazd. Zdaniem naukowców jest to związane z równowagą między grawitacją, która próbuje doprowadzić do zapadania się gazu, jego chłodzeniem oraz ogrzewaniem przez tło promieniowania ultrafioletowego, czyli rozproszone promieniowanie pochodzące od kwazarów i gwiazd w całym Wszechświecie. Uważa się, że równowaga tych procesów zapobiega kondensacji gazu w tych niewielkich halo i powstawaniu gwiazd.

Galaktyki, które nie są w stanie produkować gwiazd, nazywane są galaktykami „ciemnymi” lub „bezgwiezdnymi”, a znalezienie jednej z nich potwierdziłoby kluczowe przewidywanie standardowego modelu kosmologicznego.

Cloud-9 może być galaktyką bez gwiazd

Zdaniem badaczy Cloud-9 jest obiecującym kandydatem na tego typu obiekt. Jest to obłok gazu znajdujący się w pobliżu galaktyki spiralnej M94, około 15 milionów lat świetlnych od Ziemi. Szacuje się, że zawiera około miliona mas Słońca wodoru, ale wcześniejsze przeglądy nie wykazały w nim żadnych widocznych gwiazd. Poprzednie próby całkowitego wykluczenia obecności tych obiektów w Cloud-9 nie przyniosły jednak rozstrzygających wyników.

Naukowcy wskazują, że obszary HI pozbawione gwiazd mogą mieć również inne pochodzenie. Mogą być między innymi pozostałościami oddziaływań pływowych, obłokami o dużych prędkościach lub przejściowymi strukturami gazowymi. Astronomowie nie mogą przy tym wykluczać, że niektóre z nich zawierają bardzo słabe składniki gwiazdowe. Dlatego do ustalenia, czy Cloud-9 rzeczywiście nie zawiera gwiazd, potrzebne były niezwykle głębokie obserwacje.

Niezwykle głębokie obserwacje

W nowym badaniu astronomowie wykorzystali kamerę o nazwie HiPERCAM na Gran Telescopio Canarias (GTC), jednym z największych teleskopów optycznych na świecie, aby obserwować Cloud-9 jednocześnie w pięciu filtrach. Obserwacje prowadzono przez dwie noce w czerwcu 2026 roku.

Aby zwiększyć szanse na wykrycie bardzo słabego światła pochodzącego od gwiazd, naukowcy za każdym razem nieco zmieniali położenie kamery. Przed usunięciem światła tła zaznaczali również obszar, w którym znajdował się Cloud-9. Dzięki temu słabe światło pochodzące od ewentualnych gwiazd nie zostało przypadkowo usunięte podczas analizy danych. Obserwacje były na tyle czułe, że pozwalały wykryć niezwykle słabe skupiska gwiazd, których nie udało się dostrzec we wcześniejszych badaniach.

Astronomowie nie wykryli światła gwiazdowego

Wykorzystując te niezwykle głębokie obserwacje, naukowcy nie wykryli światła gwiazdowego w centralnym obszarze obiektu. Brak detekcji pozwolił ustalić górną granicę wynoszącą zaledwie 16 tysięcy mas Słońca gwiazd w obszarze o średnicy około 4200 lat świetlnych. Dla porównania Cloud-9 zawiera około miliona mas Słońca wodoru, co oznacza, że gazu jest co najmniej 60 razy więcej niż gwiazd, jeśli jakiekolwiek w ogóle tam istnieją. To niezwykle mało jak na strukturę, która wydaje się mieć właściwości galaktyki.

Astronomowie twierdzą, że wyniki wzmacniają wcześniejsze dowody wskazujące, że Cloud-9 może być rzadką galaktyką bezgwiezdną, czyli układem zdominowanym przez gaz i ciemną materię, który w jakiś sposób nie zdołał utworzyć gwiazd.

Emil Gołoś