Cloud-9, la enigmática nube de gas que no deja ver ni una estrella

Cloud-9 es una nube compacta de hidrógeno atómico neutro (H I) situada cerca de la galaxia espiral Messier 94. Podría ser una auténtica galaxia oscura: gas retenido dentro de un halo de materia oscura con una cantidad de estrellas mínima o indetectable. Es la candidata más sólida hasta ahora a una nube de H I limitada por la reionización, conocida por el acrónimo inglés RELHIC, aunque esa identificación sigue siendo una interpretación y no una demostración definitiva. 23

Una búsqueda diez veces más profunda, sin luz estelar

El equipo dirigido por Ignacio Trujillo empleó la cámara HiPERCAM del Gran Telescopio Canarias para alcanzar límites de brillo superficial de 31,4 magnitudes por segundo de arco cuadrado en la banda g y de 31,0 en r. Es una sensibilidad aproximadamente diez veces mayor que la de las imágenes profundas previas de la zona. 1

Pese a esa profundidad, no apareció emisión estelar difusa en el área central de 1′ × 1′ de Cloud-9, equivalente a unos 1,3 × 1,3 kilopársecs —aproximadamente 4.200 × 4.200 años luz— a la distancia del objeto. 1

Si hubiera estrellas, y estas pertenecieran a una población antigua y pobre en elementos pesados, los datos limitan su densidad superficial a alrededor de 0,01 masas solares por pársec cuadrado. La masa estelar total no superaría unas 16.000 masas solares. 12

Esta es una restricción basada en la luz integrada y, por tanto, independiente de la búsqueda anterior de estrellas individuales realizada con el telescopio espacial Hubble. Ambas investigaciones son coherentes entre sí. 12

Mucho gas, una dinámica tranquila y un halo invisible

Las observaciones de radio indican que Cloud-9 es compacta, dinámicamente fría y aparentemente no rota. Contiene alrededor de un millón de masas solares de hidrógeno neutro. 2

Los modelos usados para interpretarla sitúan la masa de su halo en el orden de 5.000 millones de masas solares. Comparada específicamente con la masa de hidrógeno neutro, esa estimación da lugar a la relación, citada con frecuencia, de unas 5.000 a 1 entre el halo y el H I.

Conviene matizar esa cifra: no equivale a la proporción total entre materia oscura y toda la materia ordinaria. El helio y el gas ionizado, por ejemplo, también son materia bariónica u ordinaria y no están incluidos en la comparación exclusiva con el hidrógeno neutro.

El posible «punto justo» tras la reionización

En el modelo cosmológico ΛCDM —materia oscura fría con constante cosmológica—, la reionización del universo temprano calentó el gas intergaláctico y dificultó que se asentara en los halos de menor masa. Los halos algo más masivos que el rango propuesto para Cloud-9 deberían enfriar el gas con suficiente eficacia como para formar estrellas; los mucho menos masivos tenderían a perder el gas o no lograrían retenerlo.

Cloud-9 podría ocupar ese estrecho «punto justo»: un halo capaz de conservar hidrógeno neutro sin llegar a formar una población estelar apreciable. 23

Por qué importa el hallazgo

El interés de Cloud-9 va más allá de un objeto inusual. Si realmente es una RELHIC, ofrecería una prueba observacional de la población de halos pequeños de materia oscura que predice el modelo ΛCDM.

Aun así, «sin estrellas» no significa que se haya demostrado de forma absoluta que no existe ninguna. Significa que no se han detectado estrellas ni luz estelar incluso con límites observacionales excepcionalmente exigentes. Además, la masa del halo depende de los modelos empleados para inferirla. 12

El DESI Imaging Legacy Survey ya fue clave en esta historia: los primeros análisis no hallaron una contraparte óptica hasta un brillo superficial de aproximadamente 29,15 magnitudes por segundo de arco cuadrado. 3 Futuros sondeos extensos de H I y campañas ópticas profundas podrán buscar más objetos compactos, aislados, extremadamente pobres en metales o sin estrellas, para averiguar si Cloud-9 es un superviviente excepcional o el primer ejemplo visible de una población real.