Model Lambda-CDM przewiduje istnienie ciemnych galaktyk
Zespół astronomów kierowany przez Ignacia Trujillo z Instituto de Astrofísica de Canarias przeprowadził jedne z najgłębszych obserwacji Cloud-9, który jest kandydatem na „ciemną galaktykę”. W danych nie znaleziono oznak obecności gwiazd. Wyniki badań opublikowano w serwisie arXiv.
Zgodnie z powszechnie przyjmowanym modelem kosmologicznym Lambda-CDM we Wszechświecie powinno znajdować się wiele niewielkich skupisk ciemnej materii o małej masie. Obiekty te mogą zawierać gaz, lecz nie muszą tworzyć gwiazd. Jak wyjaśniają naukowcy, wynika to z równowagi pomiędzy grawitacją powodującą zapadanie się gazu, procesem jego chłodzenia oraz ogrzewaniem przez ultrafioletowe promieniowanie tła, czyli rozproszone promieniowanie emitowane przez kwazary i gwiazdy znajdujące się w całym Wszechświecie.
Według badaczy równowaga pomiędzy tymi procesami może uniemożliwiać kondensację gazu w niewielkich halo, a tym samym powstawanie gwiazd.
Obiekty, które nie są zdolne do produkowania gwiazd, określa się mianem galaktyk „ciemnych” lub „bezgwiezdnych”. Odkrycie takiego obiektu stanowiłoby potwierdzenie jednego z kluczowych przewidywań standardowego modelu kosmologicznego.
Cloud-9 jest kandydatem na obiekt bez gwiazd
Cloud-9 to obłok gazu położony w pobliżu spiralnej galaktyki M94, znajdującej się około 15 milionów lat świetlnych od Ziemi. Szacunki wskazują, że obiekt zawiera około miliona mas Słońca wodoru, jednak wcześniejsze przeglądy nie ujawniły w nim widocznych gwiazd.
Dotychczasowe obserwacje nie pozwoliły jednak jednoznacznie wykluczyć obecności gwiazd w Cloud-9.
Naukowcy zaznaczają, że obszary HI, w których nie obserwuje się gwiazd, mogą powstawać również w inny sposób. Mogą być pozostałościami oddziaływań pływowych, obłokami poruszającymi się z dużymi prędkościami albo przejściowymi strukturami gazowymi. Nie można również wykluczyć, że część takich obiektów zawiera bardzo słabe składniki gwiazdowe.
Dlatego rozstrzygnięcie, czy Cloud-9 rzeczywiście jest pozbawiony gwiazd, wymagało przeprowadzenia wyjątkowo głębokich obserwacji.
HiPERCAM pozwoliła zajrzeć głębiej
Astronomowie użyli kamery HiPERCAM zamontowanej na Gran Telescopio Canarias (GTC), jednym z największych teleskopów optycznych na świecie. Cloud-9 obserwowano jednocześnie w pięciu filtrach podczas dwóch nocy w czerwcu 2026 roku.
Podczas obserwacji położenie kamery było za każdym razem nieznacznie zmieniane, co miało zwiększyć możliwość zarejestrowania bardzo słabego światła gwiazd. Naukowcy przed usunięciem światła tła oznaczali także obszar zajmowany przez Cloud-9. Pozwoliło to uniknąć przypadkowego usunięcia podczas analizy danych słabego światła pochodzącego od ewentualnych gwiazd.
Czułość obserwacji umożliwiała poszukiwanie wyjątkowo słabych skupisk gwiazd, których wcześniejsze badania nie były w stanie wykryć.
W Cloud-9 nie znaleziono światła pochodzącego od gwiazd
Analiza nowych, bardzo głębokich obserwacji nie wykazała światła gwiazdowego w centralnej części obiektu. Na podstawie braku detekcji astronomowie określili górną granicę masy gwiazd na 16 tysięcy mas Słońca w obszarze o średnicy około 4200 lat świetlnych.
Dla porównania masa wodoru znajdującego się w Cloud-9 wynosi około miliona mas Słońca. Oznacza to, że ilość gazu jest co najmniej 60 razy większa od masy gwiazd, jeśli takie gwiazdy w ogóle się tam znajdują.
Zdaniem astronomów uzyskane wyniki wzmacniają wcześniejsze dowody na to, że Cloud-9 może być rzadkim przykładem galaktyki bezgwiezdnej. Byłby to układ zdominowany przez gaz i ciemną materię, który nie zdołał utworzyć gwiazd.
Mariusz Drzewiecki
