С помощта на космическия телескоп Хъбъл на НАСА и Европейската космическа агенция астрономи са идентифицирали това, което изглежда като отдавна предсказан, но никога преди непотвърден космически обект: богат на газ облак, доминиран от тъмна материя, който не съдържа звезди.
Обектът, наречен Облак-9 (Cloud-9), се намира близо до спиралната галактика Месие 94 и дава възможност за редки, директни доказателства за "неуспешна галактика" - структура, която е започнала да се формира преди милиарди години, но никога не е завършила процеса.
Изследването е ръководено от Алехандро Бенитес-Ламбай (Alejandro Benitez-Llambay) от университета Милано-Бикока в Милано, Италия, с основен принос от учени от Научния институт за космически телескопи в Балтимор. Констатациите са публикувани в The Astrophysical Journal Letters и съчетават дълбоки оптични наблюдения от Хъбъл (HST) с по-ранни радиодетектори от някои от най-мощните наземни телескопи в света.
"Това е история за една провалена галактика", обяснява Бенитес-Ламбай. "В науката обикновено научаваме повече от провалите, отколкото от успехите. В този случай, липсата на звезди е това, което доказва, че теорията е правилна. Това ни казва, че в локалната Вселена сме открили първичен градивен елемент на галактика, която не се е образувала."
Първи улики от радиотелескопите
Облак-9 се появява за първи път преди три години в голямо радиоизследване, проведено от Сферичния телескоп с петстотин метра апертура (FAST) в Гуейджоу, Китай. Последващи наблюдения с телескопа "Грийн Банк" в Западна Вирджиния и Very Large Array в Ню Мексико потвърждават сигнала. Радиоданните разкриват компактен облак от неутрален водороден газ, движещ се с почти същата скорост като Месие 94, което предполага физическа връзка.
Облакът се намира на приблизително 4,4 милиона парсека от Земята и се простира на около 4900 светлинни години. Той съдържа близо един милион пъти масата на Слънцето във водороден газ. Радиосигналът му е необичайно тесен и не показва признаци на въртене, за разлика дори от най-малките известни галактики.
Тъй като ранните изображения не показваха видими звезди, астрономите се усъмниха дали Облак-9 може просто да е изключително слаба галактика джудже. Тази несигурност доведе до решението да се използва Хъбъл, който може да открива отделни звезди с много по-голяма чувствителност от наземните обсерватории.
Търсене на звезди с Хъбъл
Гагандип Ананд от Научния институт за космически телескопи ръководеше усилията за изследване на Облак-9 с помощта на Advanced Camera for Surveys на Hubble. Екипът наблюдаваше региона, използвайки два оптични филтъра, предназначени да разкрият както стари, така и млади звезди. Всеки филтър изискваше повече от 9000 секунди време на експозиция.
Дигитализирано изображение от Sky Survey, обхващащо регион 10×′10′ около Облак-9. Контурите на VLA HI (A. Benítez-Llambay et al., 2024) са показани в червено, а отпечатъкът от HST/ACS наблюденията е показан в синьо. Кредит: The Astrophysical Journal Letters
Преди Хъбъл да започне работа, астрономите са смятали, че това е бледа галактика джудже, но с Advanced Camera for Surveys на Хъбъл виждат, че "там няма нищо."
Окончателните изображения показват празно поле.
За да тестват резултата, екипът е вмъкнал симулирани галактики джуджета в изображенията. Дори най-слабите фалшиви системи са образували ясни звездни групи. Нищо сравнимо не се е появило в реалните данни.
Изключване на скрита галактика
Изследователите сравнили Облак-9 с известни богати на газ галактики джуджета, като например Leo T, която съдържа както звезди, така и водороден газ. Ако Облак-9 има подобна звездна маса, Хъбъл щеше да открие десетки звезди. Това не се случва.
Пространственото разпределение на източниците, отговарящи на критериите за качество. Зеленият пунктиран кръг показва ефективния радиус (8,4′′ или 180 pc проектиран) на аналог на Leo T на разстояние M94 и е центриран в местоположението на Облак-9. Кредит: The Astrophysical Journal Letters
Симулациите по метода Монте Карло потвърждават твърдението. След като провеждат 10 000 опита, отчитащи ограниченията на наблюденията, екипът установява, че звездна популация от 10 000 слънца може да бъде изключена с 99,5% увереност в ядрото на облака. Дори при консервативни предположения, данните ограничават всички скрити звезди до по-малко от около 3100 слънца по маса.
"Тези открития категорично показват, че Облак-9 е или почти беззвезден, или напълно лишен от звезди", обяснява Рейчъл Бийтън (Rachael Beaton) от Научния институт за космически телескопи, съавтор на изследването.
Съвпадение с космологичната теория
Съвременната космология предсказва, че Вселената би трябвало да съдържа много малки ореоли от тъмна материя, които никога не се превръщат във видими галактики. След ерата на рейонизацията, интензивното ултравиолетово лъчение е отнело газ от най-малките ореоли. Само тези в тесен диапазон от маси биха могли да задържат газ, без да образуват звезди.
Тези предсказани обекти са наречени HI облаци с ограничена рейонизация или RELHIC. Облак-9 отговаря точно на тези очаквания. Газът му изглежда стабилен и сферичен, което предполага ограничаване от ореол от тъмна материя, а не от външно налягане.
Хистограми на 10 000 симулации, извършени за всеки от диапазона от входни звездни маси (показани в легендата). Стойностите по оста x показват оставащия брой видими звезди в симулираните CMD след прилагане на нашата наблюдателна систематика. Кредит: The Astrophysical Journal Letters
Въпреки че масата на водорода е скромна, балансът между газовото налягане и гравитацията предполага обща маса от около пет милиарда слънца. Това означава, че тъмната материя доминира в облака с огромна разлика.
"Този облак е прозорец към тъмната Вселена ", посочва Андрю Фокс (Andrew Fox) от Научния институт за космически телескопи. "От теорията знаем, че по-голямата част от масата във Вселената се очаква да бъде тъмна материя, но е трудно да се открие този тъмен материал, защото той не излъчва светлина. Облак-9 ни дава рядка представа към облак, доминиран от тъмна материя."
Защо Облак-9 се откроява
Водородните облаци близо до Млечния път са изучавани от десетилетия, но те са склонни да бъдат по-големи, неправилни и оформени от заобикалящата ги среда. Облак-9 е по-малък, компактен и почти сферичен. Формата и изолацията му правят алтернативни обяснения, като например приливни отломки или разпръснат галактически газ, малко вероятни.
Името на облака не носи специално значение. Той е просто деветият обект, каталогизиран в проучването FAST близо до Месие 94. И все пак значението му може да е трайно.
Ако Облак-9 наистина е RELHIC, това би бил първият потвърден пример за ореол от тъмна материя, който е уловил газ, но никога не е образувал звезди. Това би предложило пряка подкрепа за дългогодишни прогнози за най-малките градивни елементи на галактиките.
Справка: Gagandeep S. Anand et al. 2025. The First RELHIC? Cloud-9 is a Starless Gas Cloud. ApJL 993, L55; doi: 10.3847/2041-8213/ae1584
Cloud-9: Astronomers spot a gas-rich cloud dominated by dark matter that contains no stars, The Brighter Side of News
Още по темата
Космос
Нов метод показва как тъмната материя влияе на гравитационните вълни от черните дупки
Космос
Взаимодействието между тъмната материя и тъмната енергия определя поведението на галактическото хало
Космос
След близо 100 години учени може би са открили тъмна материя
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Последната теорема на Стивън Хокинг преобръща времето и причинността
Прост Човек
Разрязването на фотон на две създава безкраен рояк от частици
zlatkov
Учени сканират 74 милиона радиосигнала от междузвезден обект за признаци на извънземни технологии
Джендо Джедев
За срещата на Земята с Халеевата комета през 1910 г. някои са пили "противокометни хапчета"