Cloud-9: ענן המימן שכמעט בוודאות לא הצליח להפוך לגלקסיה

Cloud-9 הוא ענן קומפקטי של מימן ניטרלי (H I) הנמצא בקרבת הגלקסיה הספירלית מסיה 94 (M94). הוא נחשב למועמד החזק ביותר עד כה ל-RELHIC — ראשי תיבות של Reionization-Limited H I Cloud, כלומר ענן מימן בתוך הילה של חומר אפל, שהצליח לשמור מעט גז אחרי עידן היינון מחדש של היקום אך, ככל הנראה, לא יצר גלקסיית כוכבים הניתנת לגילוי. 2

הסתכלו עמוק יותר — ועדיין לא ראו כוכבים

הצוות בהובלת איגנסיו טרוחיו השתמש במצלמת HiPERCAM שעל טלסקופ גראן טלסקופיו קנריאס (GTC) בקוטר 10.4 מטרים, באיים הקנריים שבספרד. התמונות האופטיות הגיעו לגבולות בהירות-שטח של 31.4 ו-31.0 מגניטודה לשניית קשת רבועה במסנני g ו-r — בערך פי עשרה עמוק יותר מהדמיות עמוקות קודמות של האזור. 1

במרכז Cloud-9, בשטח של דקת קשת אחת על דקת קשת אחת — כ-1.3 על 1.3 קילופרסק, או בקירוב 4,200 על 4,200 שנות אור — לא התגלתה פליטה מפוזרת של אור כוכבים. 1

המשמעות אינה הוכחה מוחלטת שאין שם אפילו כוכב בודד. אבל אם קיימת אוכלוסיית כוכבים ישנה ודלת מתכות, מן הסוג הקשה במיוחד לאיתור, צפיפותה מוגבלת לפחות מ-0.01 מסות שמש לפרסק רבוע; המסה הכוללת האפשרית באזור שנבדק היא לכל היותר כ-16,000 מסות שמש. 1

חיזוק בלתי תלוי לתוצאות האבל

בדיקת האור המשולב בתמונות העמוקות מחזקת באופן בלתי תלוי תוצאות קודמות מטלסקופ החלל האבל, שהתבססו על ספירת כוכבים נפרדים. שתי הגישות מובילות לאותה מסקנה: אין באתר ענן-9 גלקסיה ננסית רגילה וחלשה שפשוט הסתתרה מתחת לסף הגילוי. 12

מדידות רדיו מצביעות על כך שהענן מכיל כמיליון מסות שמש של מימן ניטרלי. אם הגז כלוא בכבידה, ההסבר דורש הילה שמסתה הכוללת קרובה ל-5 מיליארד מסות שמש. כלומר, המערכת נשלטת כמעט לחלוטין בידי חומר אפל: סדר גודל של יחס 5,000:1 בין המסה הכוללת לבין רכיב המימן שאותר. 2

ה"נקודה המתוקה" שבה גלקסיה לא נדלקה

הפרשנות הפיזיקלית היא ש-Cloud-9 נמצא ב"נקודה מתוקה" תאורטית. הילה מעט מסיבית יותר הייתה אמורה לאסוף גז צפוף יותר ולהצית יצירת כוכבים; הילה קטנה יותר הייתה צפויה לאבד את הגז, או שהגז בה היה מיונן בידי קרינה ולא נשאר מימן ניטרלי. 2

לכן זה אינו גילוי ישיר של חומר אפל, וגם לא הוכחה סופית לאפס כוכבים. זהו, עם זאת, גבול תצפיתי מחמיר מאוד על כמות הכוכבים האפשרית — והתאמה אמפירית יוצאת דופן לתחזיות מודל ΛCDM, שלפיו הילות רבות של חומר אפל בעלות מסה נמוכה עשויות להישאר אפלות או כמעט אפלות. 12

נתוני DESI Imaging Legacy Survey שימשו במסגרת המגבלות האופטיות המוקדמות יותר. סקרי שמים עתידיים, עמוקים ורחבי-היקף באור נראה וברדיו של מימן ניטרלי, יוכלו לברר אם Cloud-9 הוא חריג נדיר או הדוגמה הראשונה לאוכלוסייה רחבה יותר. יעדים מבטיחים במיוחד הם מערכות ננסיות מבודדות, עניות מאוד במתכות ונושאות גז, וכן ענני H I קומפקטיים דומים. 3