Αστρονόμοι ανακάλυψαν ένα ασυνήθιστο αντικείμενο που μοιάζει με γαλαξία, αλλά είναι ουσιαστικά χωρίς αστέρια.
Με την ονομασία Cloud-9, έχει ήδη οδηγήσει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τον τρόπο με τον οποίο σχηματίζονται οι γαλαξίες.
Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι ίσως πρόκειται για ένα σπάνιο παράδειγμα δομής που έχει «κολλήσει» σε ένα πρώιμο στάδιο εξέλιξης.

Γιατί τράβηξε αμέσως την προσοχή;

Το Cloud-9 βρίσκεται περίπου 14,3 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, κοντά στον σπειροειδή γαλαξία M94, γνωστό και ως «Cat’s Eye».
Αυτή η εγγύτητα αποδείχθηκε σημαντική: χάρη στη σύνδεσή του με τον M94, οι ερευνητές μπόρεσαν να προσδιορίσουν με ακρίβεια την απόσταση του αντικειμένου και, κατ’ επέκταση, το πραγματικό του μέγεθος και τη μάζα του.
Με μια πρώτη ματιά, το Cloud-9 μοιάζει με ένα συμπαγές νέφος αερίου χωρίς καμία ένδειξη αστρικού πληθυσμού. Αυτό είναι εξαιρετικά ασυνήθιστο στην αστρονομία, καθώς οι περισσότεροι γνωστοί γαλαξίες – ακόμη και οι μικρότεροι νάνοι – περιέχουν τουλάχιστον λίγα άστρα.
Εδώ, όμως, η εικόνα είναι διαφορετική: το αντικείμενο φαίνεται να έχει σταματήσει «στα μισά» πριν γίνει πλήρως ανεπτυγμένος γαλαξίας.

Νέφος υδρογόνου και αόρατη μάζα

Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι το Cloud-9 είναι μια πυκνή συστάδα ουδέτερου υδρογόνου. Το αέριο αυτό συγκρατείται από μια ισχυρή βαρυτική δύναμη που δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από την ορατή ύλη.
Οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του αντικειμένου προέρχεται από σκοτεινή ύλη.
Τα σύγχρονα κοσμολογικά μοντέλα προτείνουν ότι ο σχηματισμός γαλαξιών ξεκινά με ένα άλω σκοτεινής ύλης, το οποίο δημιουργεί ένα «βαρυτικό πηγάδι» μέσα στο οποίο έλκεται η κανονική ύλη – κυρίως υδρογόνο.
Το αέριο στη συνέχεια συμπυκνώνεται, ψύχεται και ενεργοποιεί τη γέννηση άστρων.
Στην περίπτωση του Cloud-9, αυτό το σενάριο φαίνεται να έχει διακοπεί: υπάρχει σκοτεινή ύλη, υπάρχει αέριο, αλλά τα άστρα δεν έχουν ακόμη σχηματιστεί.

Πώς ανακαλύφθηκε

Το Cloud-9 εντοπίστηκε αρχικά σε ραδιοπαρατηρήσεις με το κινεζικό τηλεσκόπιο FAST. Οι επιστήμονες αναζητούσαν ουδέτερο υδρογόνο στην περιοχή του M94 και έπεσαν πάνω σε ένα συμπαγές σήμα που δεν ταίριαζε με κανέναν γνωστό γαλαξία.
Το καθοριστικό στοιχείο ήταν η κατάσταση του υδρογόνου: αποδείχθηκε ουδέτερο, δηλαδή σχετικά ψυχρό και βαρυτικά δεσμευμένο.
Αργότερα, η μελέτη συνεχίστηκε με το Green Bank Telescope και το ραδιο-συμβολομετρικό σύστημα Very Large Array. Τα όργανα αυτά επέτρεψαν τον ακριβέστερο προσδιορισμό της δομής του Cloud-9. Διαπιστώθηκε ότι το νέφος είναι σχεδόν σφαιρικό, με διάμετρο περίπου 4.900 έτη φωτός. Η μάζα του αερίου εκτιμάται σε περίπου ένα εκατομμύριο ηλιακές μάζες, ενώ το αντικείμενο δεν εμφανίζει ανιχνεύσιμη περιστροφή.

Πόση σκοτεινή ύλη απαιτείται για να συγκρατηθούν όλα αυτά;

Η απουσία περιστροφής και η συμπαγής μορφή του Cloud-9 σημαίνουν ότι η σταθερότητά του απαιτεί τεράστια ποσότητα κρυφής μάζας.
Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι θα χρειαζόταν ένα άλω σκοτεινής ύλης με μάζα ισοδύναμη με 5 δισεκατομμύρια Ήλιους για να διατηρηθεί το νέφος υδρογόνου σε ισορροπία!
Αυτή η αναλογία καθιστά το Cloud-9 ιδιαίτερα εντυπωσιακό – το ποσοστό σκοτεινής ύλης είναι σημαντικά υψηλότερο από εκείνο των περισσότερων γνωστών γαλαξιών.
Το στοιχείο αυτό ενισχύει την υπόθεση ότι πρόκειται για έναν «αποτυχημένο» γαλαξία: το αντικείμενο πέρασε τα στάδια συσσώρευσης σκοτεινής ύλης και αερίου, αλλά για κάποιο λόγο δεν μπόρεσε να προχωρήσει στο επόμενο βήμα, δηλαδή στον σχηματισμό άστρων.

Τι έδειξε το Hubble

Για να επιβεβαιωθεί οριστικά αν το Cloud-9 φιλοξενεί έστω και αμυδρά αστρικά σμήνη, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν το Hubble Space Telescope. Πραγματοποίησαν βαθιές οπτικές παρατηρήσεις, αρκετά ευαίσθητες ώστε να ανιχνεύσουν ακόμη και πολύ αμυδρούς νάνους γαλαξίες.
Το αποτέλεσμα ήταν ξεκάθαρο: το Hubble δεν είδε τίποτα. Αν το Cloud-9 περιείχε πάνω από λίγες χιλιάδες ηλιακές μάζες σε άστρα, αυτά θα είχαν ανιχνευθεί.
Ακόμη και τόσο δυσδιάκριτα συστήματα όπως ο νάνος γαλαξίας Leo T θα εμφανίζονταν στα δεδομένα. Αυτό σημαίνει ότι είτε το Cloud-9 δεν περιέχει καθόλου άστρα είτε ο αριθμός τους είναι αμελητέος σε κοσμική κλίμακα.

Η κατηγορία αντικειμένων RELHIC

Οι ερευνητές κατατάσσουν το Cloud-9 σε μια σπάνια κατηγορία αντικειμένων RELHIC – δομές αποτελούμενες από ουδέτερο υδρογόνο και σκοτεινή ύλη που δεν έφτασαν ποτέ στο κατώφλι σχηματισμού άστρων. Τέτοια αντικείμενα είχαν θεωρηθεί θεωρητικά εδώ και καιρό, αλλά στην πράξη αποδείχθηκαν εξαιρετικά δύσκολα να επιβεβαιωθούν παρατηρησιακά.
Το Cloud-9 ξεχωρίζει ακόμη και μέσα σε αυτό το πλαίσιο: απουσία άστρων, απουσία περιστροφής, συμπαγές σχήμα και αξιόπιστα προσδιορισμένη απόσταση.
Όλα αυτά το καθιστούν τον πιο πειστικό μέχρι σήμερα υποψήφιο για έναν τέτοιου τύπου «σκοτεινό γαλαξία».

Γιατί είναι σημαντική αυτή η ανακάλυψη

Η μελέτη του Cloud-9 βοηθά να ελεγχθούν θεμελιώδεις ιδέες για το πώς γεννιούνται οι γαλαξίες.
Αν τέτοια αντικείμενα πράγματι υπάρχουν, σημαίνει ότι δεν οδηγεί αναπόφευκτα κάθε άλω σκοτεινής ύλης στον σχηματισμό άστρων.
Η διαδικασία μπορεί να επηρεάζεται από περιβαλλοντικές συνθήκες, από ακτινοβολία γειτονικών γαλαξιών ή από τις εσωτερικές ιδιότητες του ίδιου του νέφους αερίου.
Επιπλέον, τέτοια ευρήματα προσφέρουν μια σπάνια ευκαιρία να μελετηθεί η σκοτεινή ύλη στην «καθαρότερη» της μορφή, σχεδόν χωρίς ανάμειξη αστρικού φωτός.
Αυτό είναι ιδιαίτερα πολύτιμο για την κοσμολογία, όπου η φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια.

www.bankingnews.gr