RW Space

Объект, обнаруженный в глубоком космосе, является наиболее сильным кандидатом на роль галактики, задержанной на ранней стадии развития.

Он получил название Облако-9 и представляет собой загадочный объект, находящийся на расстоянии около 14,3 миллионов световых лет от нас, рядом со спиральной галактикой M94, которая, по-видимому, полностью лишена звезд. Вместо этого оно, похоже, состоит в основном из темной материи, обернутой облаком газообразного водорода, задерживающегося в космосе, как призрак.

«Это облако — окно в темную Вселенную», — говорит астроном Эндрю Фокс из Научного института космического телескопа.

«Из теории мы знаем, что большая часть массы Вселенной, как ожидается, будет темной материей, но обнаружить это темное вещество трудно, потому что оно не излучает свет. Облако-9 дает нам редкий взгляд на облако, в котором доминирует темная материя.»

По теме: Физики первыми в мире сузили возможную массу темной материи

Хотя галактики бывают разных форм и размеров, существует базовый набор ингредиентов, которые астрономы ожидают от них: звезды, газ и окружающий их ореол темной материи, которая обеспечивает большую часть их гравитация.

Хотя мы не знаем наверняка, как формируются галактики, считается, что гало темной материи имеет решающее значение. Думайте об этом как о невидимой капле гравитации, которая удерживает вещи вместе; мы пока не знаем, из чего состоит эта масса, поэтому мы называем ее темной материей – но без нее Вселенная, вероятно, представляла бы собой рассеянный беспорядок.

Согласно моделям формирования галактик, структуры темной материи формируются рано, создавая гравитационный карман, в котором накапливается обычная материя, такая как нейтральный газообразный водород (HI), которая может постепенно становиться достаточно плотной, чтобы образовывать звезды.

Облако-9 было впервые обнаружено в ходе радиообследования неба в поисках нейтрального водорода с помощью пятисотметрового телескопа. Апертурный сферический телескоп (FAST) в Китае, недалеко от галактики M94, галактики Кошачий глаз.

Важна нейтральность водорода; это убедительно свидетельствует о том, что газ относительно холодный, компактный и гравитационно связанный. Он также не был ионизирован распространяющимся ультрафиолетовым излучением, которое наполняет Вселенную, большая часть которого создается звездами и галактиками.

Это обнаружение, как отметили астрономы в своей статье 2023 года, может быть тем, что известно как облако HI с ограниченной реионизацией, или RELHIC – шар гравитационно связанного нейтрального водорода и темной материи, который не достиг порога звездообразования.

Эти объекты уже давно предсказаны с помощью моделирования ранней Вселенной, но их чрезвычайно трудно идентифицировать. Ожидается, что большинство из них со временем потеряют газ или будут приняты за обломки или облака на переднем плане, в результате чего у астрономов останется мало четких примеров для изучения.

Однако наблюдения FAST не были достаточно подробными, чтобы подтвердить это. Например, похожее облако под названием FAST J0139+4328 содержит свидетельства небольшого количества звезд и сильного сигнала вращения, что позволяет предположить, что оно не такое первичное, как RELHIC.

Под руководством астронома Гагандипа Ананда из Научного института космического телескопа группа исследователей дополнила это открытие радионаблюдениями с телескопа Грин-Бэнк Национального научного фонда и Очень большой массив, чтобы узнать больше о нейтральном водород.

Эти исследования показали, что Облако-9 состоит из плотного сферического скопления нейтрального водорода диаметром около 4900 световых лет. Этот газ имеет массу около миллиона Солнц и не вращается. Исследователи определили, что количество темной материи, необходимой для ее сдерживания и баланса, составит около 5 миллиардов солнечных масс.

Они также использовали космический телескоп Хаббл для проведения глубоких оптических наблюдений. Если бы в облаке скрывались звезды массой более нескольких тысяч солнечных, Хаббл нашел бы их. Она ничего не обнаружила.

Основываясь на глубине наблюдений, команде удалось исключить даже крошечную карликовую галактику, похожую на Leo T, одну из самых слабых известных богатых газом галактик в локальной Вселенной. Если в Облаке-9 вообще есть звезды, то их может быть всего несколько тысяч Солнц.

«Это история о неудавшейся галактике», — говорит астроном Алехандро Бенитес-Лламбай из Миланского университета Бикокка в Италии. «В науке мы обычно узнаем больше от неудач, чем от успехов. В этом случае отсутствие звезд является тем, что доказывает правильность теории. Это говорит нам о том, что мы нашли в локальной Вселенной изначальный строительный блок галактики, которая еще не сформировалась».

Существуют и другие кандидаты RELHIC; объект под названием J0613+52 может быть одним из них, хотя расстояние до него трудно измерить. Что делает Cloud-9 особенным, так это то, что он соответствует всем требованиям. У него нет звезд, он не вращается, и благодаря его связи с M94 мы знаем, как далеко он находится.

Это делает его наиболее достоверным обнаружением РЕЛИКА на данный момент. В будущем он может стать полноценной галактикой, но на данный момент это редкий реликт формирования галактики, который дает нам важную информацию о том, как сформировалась Вселенная.

Объект, как заключают исследователи, вероятно, «одним из редких RELHIC, которые обитают на границе между неудачным и успешным формированием галактик. Независимо от своей конечной природы, Облако-9 не похоже ни на один темный, богатый газом источник, обнаруженный на сегодняшний день».

Результаты были опубликованы в The Astrophysical Journal Letters.