Cloud-9: obří plynný oblak bez hvězd může být „galaxií, která se nikdy nerozsvítila“

Cloud-9 je kompaktní oblak neutrálního vodíku (H I) na okraji blízké spirální galaxie Messier 94. Patří k nejsilnějším známým kandidátům na takzvaný RELHIC (Reionization-Limited H I Cloud): halo temné hmoty, které si po kosmické reionizaci udrželo část plynu, ale zřejmě nikdy nevytvořilo pozorovatelnou galaxii hvězd. 2

Co ukázala mimořádně hluboká pozorování

Tým vedený Ignaciem Trujillem použil kameru HiPERCAM na 10,4metrovém Gran Telescopio Canarias na La Palmě. V optických pásmech g a r dosáhli limitů plošné jasnosti 31,4, respektive 31,0 mag/arcsec² — tedy přibližně desetkrát hlubší úrovně než u dřívějších hlubokých snímků dané oblasti. 1

Ani v centrální oblasti Cloud-9 o velikosti 1′ × 1′, což odpovídá přibližně 1,3 × 1,3 kpc neboli asi 4 200 × 4 200 světelných let, však nenašli žádné difuzní hvězdné světlo. 1

Pokud se tam přece jen nachází velmi stará populace hvězd s nízkým obsahem těžších prvků, její hustota nesmí podle výsledků přesáhnout zhruba 0,01 hmotnosti Slunce na čtvereční parsek. Celkově by tak v této oblasti připadalo nejvýše asi 16 000 hmotností Slunce na hvězdy. 1

Tento výsledek nezávisle podporuje dřívější pozorování Hubbleova vesmírného dalekohledu založené na počítání jednotlivých hvězd: v místě oblaku se zřejmě neskrývá běžná, jen velmi slabá trpasličí galaxie. 12

Hodně plynu, téměř žádné světlo

Rádiová měření ukazují, že Cloud-9 obsahuje asi milion hmotností Slunce neutrálního vodíku. Má-li být tento plyn gravitačně vázán, vychází odhad celkové hmotnosti hala na přibližně 5 miliard hmotností Slunce. Objekt by tedy byl mimořádně silně ovládán temnou hmotou; poměr celkové hmotnosti k detekované vodíkové složce je řádově 5 000 : 1. 2

Právě takový objekt teorie předpovídá jako určitý kosmický „sladký bod“. Halo o něco hmotnější by pravděpodobně nahromadilo hustší plyn a začalo tvořit hvězdy. V méně hmotném halu by naopak plyn nejspíš ionizovalo záření nebo by o něj systém přišel. 2

Proč je Cloud-9 důležitý

Nejde o přímou detekci temné hmoty ani o definitivní důkaz, že v Cloud-9 neexistuje vůbec žádná hvězda. Jde však o velmi přísné horní limity, které z objektu dělají mimořádně přesvědčivý empirický příklad toho, co očekává kosmologický model ΛCDM: velká část málo hmotných hal temné hmoty může být tmavá, případně téměř tmavá. 12

Dřívější optické limity využívaly také data z DESI Imaging Legacy Survey. Budoucí rozsáhlé a hluboké optické i rádiové přehlídky mohou ukázat, zda je Cloud-9 raritou, nebo prvním nalezeným členem početnější populace. Mezi slibné cíle patří izolované plynné, extrémně kovově chudé trpasličí systémy a podobně kompaktní oblaky H I. 3