ענן־9: ענן מימן כמעט נטול כוכבים שעשוי לחשוף את הגלקסיות שלא נולדו

ענן־9 (Cloud-9) הוא ענן קומפקטי של מימן אטומי ניטרלי — H I — סמוך לגלקסיה הספירלית מסיה 94 (M94). הוא עשוי להיות "גלקסיה אפלה": גז המוחזק בתוך הילה של חומר אפל, עם מעט מאוד כוכבים או ללא רכיב כוכבי שניתן לאתר. כיום הוא נחשב למועמד המוביל ל־RELHIC, קיצור של Reionization-Limited H I Cloud — ענן מימן ניטרלי שהשפעות היינון מחדש ביקום המוקדם הגבילו את יכולתו ליצור כוכבים. עם זאת, זו עדיין פרשנות מדעית חזקה, לא הוכחה סופית לכך שאין בו ולו כוכב אחד. 23

הדמיה עמוקה פי עשרה — ועדיין אין אור כוכבים

צוות בהובלת איגנסיו טרוחיו השתמש במצלמת HiPERCAM, המותקנת על טלסקופ Gran Telescopio Canarias שבאיים הקנריים. ההדמיות הגיעו לגבולות בהירות־שטח של 31.4 מגניטודות לשניית קשת במסנן g ו־31.0 במסנן r — רגישות עמוקה בערך פי עשרה מההדמיות העמוקות הקודמות של האזור. 1

במרכז הענן, בשטח של דקת קשת על דקת קשת — כ־1.3 על 1.3 קילופרסק, או בערך 4,200 שנות אור בכל צד — לא התגלתה פליטה מפוזרת של אור כוכבים. 1

החוקרים בחנו גם תרחיש שמרני: אולי קיימת אוכלוסייה חיוורת במיוחד של כוכבים זקנים ודלי מתכות. גם במקרה זה, אי־הגילוי מגביל את צפיפות המסה הכוכבית לכ־0.01 מסת שמש לפרסק רבוע, ואת מסת הכוכבים הכוללת לפחות מ־16,000 מסות שמש. זהו אילוץ המבוסס על האור המשולב של אוכלוסייה אפשרית, והוא בלתי תלוי בחיפוש הקודם של טלסקופ החלל האבל אחר כוכבים בודדים — ועולה בקנה אחד איתו. 12

הרבה גז, וכמעט שום סימן לכוכבים

תצפיות רדיו מצביעות על כך שענן־9 קומפקטי, קר מבחינה דינמית, וככל הנראה אינו מסתובב. הוא מכיל בערך מיליון מסות שמש של מימן ניטרלי. 2

מודלים המפרשים את הנתונים מעריכים שהמסה הכוללת של ההילה עשויה להיות בסדר גודל של 5 מיליארד מסות שמש. בהשוואה למסת המימן הניטרלי בלבד, מתקבל היחס המצוטט לעיתים קרובות: בערך 5,000 ל־1 בין מסת ההילה לבין מסת ה־H I.

חשוב לדייק: זה אינו היחס המקובל בין חומר אפל לכל החומר הרגיל. גם הליום וגז מיונן, אם ישנם, נחשבים לחומר רגיל אך אינם נכללים בהשוואה המצומצמת למימן הניטרלי.

"הנקודה המתוקה" של מודל ΛCDM

בסימולציות של מודל ΛCDM — מודל הקוסמולוגיה המקובל, הכולל קבוע קוסמולוגי וחומר אפל קר — תקופת היינון מחדש חיממה את הגז הבין־גלקטי והקשתה על גז לשקוע בהילות הקטנות ביותר. הילות גדולות מעט יותר אמורות לקרר גז ביעילות וליצור כוכבים; הילות קטנות בהרבה אמורות לאבד את הגז שלהן, או לא להצליח להחזיק בו מלכתחילה. 23

לכן ענן־9 עשוי להימצא בחלון צר, מעין "נקודה מתוקה" תאורטית: הילה שמסיבית מספיק כדי לשמור מימן ניטרלי, אך לא מספיק כדי להצית יצירת כוכבים משמעותית. אם פרשנות זו נכונה, מדובר בבדיקה תצפיתית חשובה לאוכלוסייה החזויה של הילות חומר אפל קטנות במודל ΛCDM. 23

מה עדיין לא ידוע

המונח "נטול כוכבים" אינו אומר שהוכח מתמטית שאין בענן־9 אף כוכב. פירושו הוא שלא התגלו כוכבים או אור כוכבי גם תחת מגבלות תצפית מחמירות במיוחד. נוסף על כך, הערכת מסת ההילה נשענת על מודלים ולכן אינה מדידה ישירה. 12

סקר DESI Imaging Legacy Survey כבר מילא תפקיד בשלבים הראשונים של המחקר: הוא לא מצא מקבילה אופטית לענן עד לגבול בהירות־שטח של כ־29.15 מגניטודות לשניית קשת. 3 סקרי רדיו רחבי־שדה למימן H I, לצד הדמיות אופטיות עמוקות, עשויים לאתר מועמדים נוספים — קומפקטיים, מבודדים, דלי מתכות מאוד או כמעט נטולי כוכבים — ולברר אם ענן־9 הוא שריד נדיר במיוחד או הנציג הראשון של אוכלוסייה ממשית.