«كلاود-9» قد يكون هالة مظلمة احتفظت بالغاز من دون أن تُنتج نجومًا

تبدو «كلاود-9» كأنها مجرّة لم يكتمل اشتعالها: سحابة مدمجة من الهيدروجين المتعادل، ويُرمز إليه بـ H I، تقع عند أطراف المجرة الحلزونية القريبة ميسييه 94. وهي أقوى مرشح معروف لما يسمى سحابة الهيدروجين المحدودة بإعادة التأين (Reionization-Limited H I Cloud أو RELHIC)؛ أي هالة من المادة المظلمة احتفظت ببعض الغاز بعد مرحلة إعادة التأين في الكون المبكر، لكنها لم تكوّن، على ما يبدو، مجموعة نجوم قابلة للرصد. 2

كيف بحث الفريق عن النجوم؟

قاد إغناسيو تروخيو فريقًا استخدم كاميرا HiPERCAM على تلسكوب غران تلسكوبيو كناريا (GTC) في إسبانيا، وهو تلسكوب بصري بمرآة قطرها 10.4 متر. والتقط الباحثون صورًا بصرية فائقة العمق بلغت حدود سطوع سطحي قدرها 31.4 و31.0 قدرًا لكل ثانية قوسية مربعة في مرشحي g وr على الترتيب؛ وهي حساسية أعمق بنحو عشرة أضعاف من أفضل التصوير العميق السابق للمنطقة. 1

النتيجة اللافتة: لا ضوء نجمي منتشرًا في المنطقة المركزية من السحابة، التي تغطي دقيقة قوسية واحدة × دقيقة قوسية واحدة، أو نحو 1.3 × 1.3 كيلوفرسخ فلكي؛ أي قرابة 4,200 × 4,200 سنة ضوئية. 1

وحتى في الافتراض المتحفظ بوجود نجوم قديمة وفقيرة بالعناصر الثقيلة، وضعت البيانات حدًا أعلى لكثافتها لا يزيد على 0.01 كتلة شمسية لكل فرسخ فلكي مربع، أو ما لا يزيد إجمالًا على نحو 16,000 كتلة شمسية. 1

لماذا يُعد غياب الضوء مهمًا؟

هذه النتيجة، المستندة إلى قياس الضوء المتكامل، تعزز بصورة مستقلة نتائج تلسكوب هابل التي اعتمدت على عدّ النجوم المنفردة: لا توجد مجرّة قزمة خافتة عادية مختبئة في موضع «كلاود-9». 12

ومع ذلك، لا يعني هذا إثباتًا نهائيًا لانعدام أي نجم على الإطلاق؛ بل يعني أن أي نجوم محتملة يجب أن تكون قليلة جدًا أو خافتة إلى درجة تتجاوز حدود الرصد الحالية. كما أن الدراسة ليست كشفًا مباشرًا للمادة المظلمة، وإنما تستنتج وجود هالة كثيفة الجاذبية من سلوك الغاز وخصائصه. 12

غاز ظاهر وهالة خفية ضخمة

تُظهر قياسات الراديو أن السحابة تحتوي على نحو مليون كتلة شمسية من الهيدروجين المتعادل. وإذا كان هذا الغاز محبوسًا بفعل الجاذبية، فتشير التفسيرات إلى هالة إجمالية كتلتها تقارب 5 مليارات كتلة شمسية. وبالمقارنة مع مكوّن الهيدروجين المرصود، يوحي ذلك بنظام تهيمن عليه المادة المظلمة بنسبة تقارب 5,000 إلى 1. 2

ويصف الباحثون هذا الوضع بأنه «نقطة وسط» متوقعة نظريًا: فالهالة الأكثر كتلة كان يُفترض أن تجمع غازًا أكثف وتبدأ تكوين النجوم، بينما الهالة الأخف كانت ستفقد غازها أو يتأين بفعل الإشعاع فوق البنفسجي. 2

اختبار مهم لنموذج الكون القياسي

يجعل غياب الضوء النجمي، رغم وجود الغاز، من «كلاود-9» تطابقًا رصديًا لافتًا مع تنبؤات نموذج لامبدا للمادة المظلمة الباردة (ΛCDM)، الذي يتوقع وجود أعداد كبيرة من هالات المادة المظلمة منخفضة الكتلة التي تبقى مظلمة أو شبه مظلمة. لكنه يبقى مرشحًا قويًا، لا حكمًا نهائيًا بأن السحابة خالية تمامًا من النجوم. 12

وكانت بيانات DESI Imaging Legacy Survey جزءًا من القيود البصرية السابقة. وقد تساعد المسوحات المستقبلية الواسعة والعميقة، في الضوء البصري وخط الهيدروجين المتعادل H I، على معرفة ما إذا كانت «كلاود-9» حالة نادرة أم فردًا من مجموعة أكبر. ومن أبرز الأهداف الواعدة: الأنظمة القزمة المعزولة الحاوية للغاز والفقيرة جدًا بالعناصر الثقيلة، وسحب H I المدمجة المشابهة. 3