Cloud-9: Awan Hidrogen Misterius yang Mungkin Menjadi Galaksi Tanpa Bintang

Cloud-9 adalah awan kompak hidrogen atom netral—dalam astronomi disebut H I—di sekitar galaksi spiral Messier 94 (M94). Objek ini menarik karena nyaris tidak memperlihatkan tanda bintang. Karena itu, Cloud-9 menjadi kandidat terkuat saat ini untuk galaksi gelap: gas yang bertahan di dalam halo materi gelap, tetapi memiliki sangat sedikit, atau bahkan tidak ada, komponen bintang yang terdeteksi. Salah satu penjelasan utamanya ialah bahwa ia merupakan Reionization-Limited H I Cloud (RELHIC), meski status tersebut masih interpretasi ilmiah, bukan bukti final. 23

Pengamatan yang jauh lebih dalam, tetapi tetap gelap

Tim yang dipimpin Ignacio Trujillo memakai kamera HiPERCAM pada Gran Telescopio Canarias (GTC) di Kepulauan Canary, Spanyol, untuk memburu cahaya bintang yang amat redup. Citra mereka mencapai batas kecerahan permukaan 31,4 mag/detik busur² pada pita g dan 31,0 mag/detik busur² pada pita r—sekitar 10 kali lebih redup daripada pencitraan dalam sebelumnya.

Namun, di wilayah pusat berukuran 1′ × 1′, setara kira-kira 1,3 × 1,3 kiloparsec atau sekitar 4.200 × 4.200 tahun cahaya pada jarak Cloud-9, tidak ada emisi bintang menyebar yang ditemukan. 1

Bila Cloud-9 memang menyimpan populasi bintang tua dengan kandungan unsur berat rendah, hasil non-deteksi itu membatasi kerapatan massanya hingga sekitar 0,01 massa Matahari per parsec persegi. Massa total bintang di area tersebut diperkirakan harus berada di bawah 16.000 massa Matahari. 1

Batas dari cahaya terintegrasi ini berdiri terpisah dari pencarian bintang individual oleh Teleskop Antariksa Hubble sebelumnya, tetapi hasilnya selaras: keduanya tidak menemukan pasangan bintang yang meyakinkan untuk awan gas ini. 12

Gas ada, bintang nyaris tak tampak

Pengamatan radio menunjukkan Cloud-9 bersifat kompak, dinamisnya “dingin”, dan tampaknya tidak berotasi. Objek ini mengandung kira-kira 1 juta massa Matahari hidrogen netral. 2

Model yang digunakan untuk menafsirkan data memperkirakan halo Cloud-9 bermassa sekitar 5 miliar massa Matahari. Jika angka ini dibandingkan khusus dengan massa H I, muncullah rasio yang sering dikutip, sekitar 5.000 banding 1 antara massa halo dan hidrogen netral.

Rasio itu tidak sama dengan perbandingan standar antara materi gelap dan seluruh materi biasa. Helium serta gas yang terionisasi juga termasuk materi biasa, tetapi tidak masuk dalam angka massa H I tersebut.

Mengapa Cloud-9 penting bagi model kosmologi

Dalam simulasi kosmologi ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter), reionisasi pada alam semesta awal memanaskan gas antargalaksi. Pemanasan ini menyulitkan gas untuk mengendap di halo materi gelap yang paling kecil.

Secara teori, ada rentang massa yang sempit: halo yang lebih besar dari rezim Cloud-9 seharusnya cukup efektif mendinginkan gas lalu membentuk bintang, sedangkan halo yang jauh lebih kecil akan kehilangan gas atau gagal mempertahankannya. Cloud-9 diperkirakan berada di “titik manis” ini—cukup masif untuk menahan H I, tetapi tetap nyaris tanpa pembentukan bintang. 23

Itulah sebabnya Cloud-9 berpotensi menjadi uji pengamatan penting bagi prediksi ΛCDM tentang populasi halo materi gelap bermassa rendah. Meski demikian, istilah “tanpa bintang” perlu dibaca hati-hati: artinya belum ada bintang yang dapat dideteksi pada batas pengamatan yang sangat ketat saat ini, bukan pembuktian mutlak bahwa jumlah bintangnya tepat nol. Estimasi massa halo pun bergantung pada model yang dipakai. 12

Pencarian berikutnya

Sebelum pengamatan HiPERCAM, DESI Imaging Legacy Survey juga tidak menemukan pasangan optik Cloud-9 hingga batas sekitar 29,15 mag/detik busur². 3

Survei H I berjangkauan luas dan survei optik yang lebih dalam kelak dapat mencari kandidat lain yang kompak, terisolasi, sangat miskin unsur berat, atau tanpa bintang. Temuan semacam itu akan membantu menjawab pertanyaan besarnya: apakah Cloud-9 hanya penyintas yang sangat langka, atau anggota pertama dari populasi objek kosmik yang selama ini diprediksi tetapi sulit ditemukan?