«كلاود-9» قد تكون أفضل مرشح لمجرّة مظلمة بلا نجوم

تبدو «كلاود-9» (Cloud-9) كأنها مجرّة لم تكتمل قصتها: سحابة مدمجة من الهيدروجين الذري المتعادل، أو H I، تقع قرب المجرة الحلزونية ميسييه 94. وهي مرشح قوي لما يسميه الفلكيون سحابة H I محدودة بإعادة التأين (RELHIC): أي غاز احتفظت به هالة من المادة المظلمة، من دون أن تتكوّن فيه نجوم كثيرة — أو ربما من دون نجوم قابلة للرصد إطلاقاً. لكن هذا توصيف تفسيري قوي، لا برهان نهائي على انعدام النجوم تماماً. 23

ماذا رصد فريق تروخيو؟

استخدم فريق بقيادة إغناسيو تروخيو كاميرا HiPERCAM على تلسكوب جران تليسكوبيو كنارياس في جزر الكناري. وبلغت الصور حدود سطوع سطحي قدرها 31.4 مقداراً لكل ثانية قوسية مربعة في مرشح g و31.0 في مرشح r؛ أي إنها أعمق بنحو عشر مرات من أفضل الصور السابقة للمنطقة. 1

والنتيجة اللافتة: لم يظهر أي ضوء نجمي منتشر داخل المربع المركزي الذي تبلغ أبعاده دقيقة قوسية واحدة × دقيقة قوسية واحدة، وهو ما يعادل تقريباً 1.3 × 1.3 كيلوفرسخ فلكي، أو نحو 4,200 سنة ضوئية عند مسافة «كلاود-9». 1

ما مقدار النجوم الذي يمكن أن يكون مختفياً؟

حتى بافتراض وجود مجموعة نجمية هي الأصعب في الرصد — نجوم قديمة وفقيرة بالعناصر الثقيلة — فإن غياب الإشارة يقيّد كثافتها السطحية بنحو 0.01 كتلة شمسية لكل فرسخ فلكي مربع، ويضع حداً أعلى لكتلتها الكلية عند أقل من 16 ألف كتلة شمسية. 1

وهذا قيد مستمد من قياس الضوء المتكامل، وهو مستقل عن البحث السابق لتلسكوب هابل عن النجوم المفردة، ومتوافق مع نتيجته. 12

غاز كثير وهالة غير مرئية

تشير أرصاد الراديو إلى أن «كلاود-9» مدمجة وباردة ديناميكياً، ولا تبدو دوّارة، وتضم نحو مليون كتلة شمسية من الهيدروجين المتعادل. 2

وتقدّر النماذج المستخدمة لتفسيرها كتلة هالتها بنحو 5 مليارات كتلة شمسية. وعند مقارنة هذه الكتلة بكتلة الهيدروجين المتعادل وحده، تظهر النسبة الشائعة البالغة قرابة 5,000 إلى 1 بين كتلة الهالة وكتلة الهيدروجين المتعادل. ولا ينبغي الخلط بين ذلك وبين نسبة المادة المظلمة إلى جميع المادة العادية، لأن الهيليوم والغاز المتأين يدخلان أيضاً في حساب المادة العادية.

لماذا تهمّ «كلاود-9» لنموذج الكون؟

في محاكاة نموذج المادة المظلمة الباردة مع ثابت كوني، أو ΛCDM، سخّنت مرحلة إعادة التأين الغاز بين المجرات وعرقلت استقراره داخل أصغر هالات المادة المظلمة. ويُفترض أن الهالات الأثقل قليلاً تستطيع تبريد الغاز بكفاءة كافية لتكوين النجوم، بينما تعجز الهالات الأخف كثيراً عن الاحتفاظ بالغاز.

لهذا قد تقع «كلاود-9» في «منطقة مثالية» ضيقة تنبأت بها النماذج: هالة تستطيع الاحتفاظ بالهيدروجين المتعادل، لكنها لا تُنتج نجوماً فعلياً أو تنتج عدداً بالغ الضآلة منها. 23

إذا تأكد هذا التفسير، فستوفر السحابة اختباراً رصدياً مهماً لتنبؤات نموذج ΛCDM حول الهالات صغيرة الكتلة. غير أن وصفها بأنها «بلا نجوم» يعني أن النجوم لم تُكتشف ضمن حدود الرصد الصارمة الحالية، لا أن عدم وجود أي نجم قد ثبت بصورة مطلقة؛ كما أن تقدير كتلة الهالة نفسه يعتمد على النماذج. 12

وكان مسح التصوير التابع لـDESI قد مهّد لهذه القصة، إذ لم يجد مقابلاً بصرياً للسحابة حتى حد سطوع سطحي يقارب 29.15 مقداراً لكل ثانية قوسية مربعة. وقد تساعد مسوحات الهيدروجين الواسعة والتصوير البصري العميق مستقبلاً في العثور على مرشحين مدمجين ومعزولين وفقراء جداً بالمعادن أو عديمي النجوم، لمعرفة ما إذا كانت «كلاود-9» حالة نادرة أم أول مثال من فئة كاملة. 3