Cloud-9: Kandidat Terkuat “Galaksi Gelap” Tanpa Bintang di Dekat Messier 94

Cloud-9 bukan awan biasa. Objek ini adalah gumpalan kompak hidrogen netral—dalam astronomi disebut H I—yang berada di pinggiran galaksi spiral dekat, Messier 94 (M94). Cloud-9 menjadi kandidat terkuat untuk Reionization-Limited H I Cloud atau RELHIC: halo materi gelap yang masih mempertahankan sebagian gas setelah masa reionisasi kosmik, tetapi tampaknya tidak pernah membentuk galaksi dengan bintang yang dapat dideteksi. 2

Pengamatan jauh lebih dalam, hasilnya tetap gelap

Tim yang dipimpin Ignacio Trujillo menggunakan kamera HiPERCAM pada Gran Telescopio Canarias (GTC) berdiameter 10,4 meter di Spanyol untuk mencari cahaya bintang yang sangat redup. Citra optik 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 dalam dibandingkan pencitraan mendalam sebelumnya di wilayah tersebut. 1

Hasilnya: tidak ada emisi cahaya bintang yang menyebar di wilayah pusat Cloud-9 berukuran 1′ × 1′, setara kira-kira 1,3 × 1,3 kiloparsec atau sekitar 4.200 × 4.200 tahun cahaya. Bila di sana memang terdapat populasi bintang tua yang miskin unsur berat, kerapatan massanya dibatasi hingga kurang dari sekitar 0,01 massa Matahari per parsec persegi, dengan massa total maksimal sekitar 16.000 massa Matahari. 1

Temuan dari cahaya terintegrasi ini mendukung hasil sebelumnya dari Hubble yang menghitung bintang-bintang terpisah: tampaknya tidak ada galaksi katai redup biasa yang bersembunyi di lokasi Cloud-9. 12

Banyak gas, tetapi hampir seluruh massanya diduga tak terlihat

Pengukuran radio menunjukkan Cloud-9 mengandung sekitar 1 juta massa Matahari hidrogen netral. Jika gas itu ditahan oleh gravitasi, penafsirannya mengarah pada massa halo sekitar 5 miliar massa Matahari. Artinya, sistem ini didominasi materi gelap, dengan perbandingan massa sekitar 5.000:1 terhadap komponen hidrogen yang terdeteksi. 2

Status ini menjadikan Cloud-9 penting bagi model kosmologi ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter). Model tersebut memprediksi banyak halo materi gelap bermassa rendah yang semestinya gelap atau nyaris gelap—yakni memiliki terlalu sedikit bintang untuk terlihat seperti galaksi biasa. 12

Berada pada “titik pas” pembentukan galaksi

Penjelasan fisiknya sering digambarkan sebagai sebuah “titik pas”. Halo yang sedikit lebih masif diperkirakan dapat mengumpulkan gas yang lebih padat, lalu membentuk bintang. Sebaliknya, halo yang lebih kecil kemungkinan kehilangan gasnya karena terionisasi oleh radiasi atau terlepas dari ikatan gravitasinya. Cloud-9 tampaknya berada tepat di antara dua kondisi itu: cukup besar untuk mempertahankan gas, tetapi tidak cukup untuk menyalakan pembentukan bintang. 2

Namun, ini belum merupakan deteksi langsung materi gelap dan belum membuktikan secara mutlak bahwa Cloud-9 sama sekali tidak memiliki bintang. Yang ada adalah batas pengamatan yang amat ketat terhadap jumlah bintang yang mungkin tersembunyi di dalamnya. Meski begitu, data tersebut menjadikan Cloud-9 salah satu kecocokan empiris paling meyakinkan bagi prediksi halo gelap dalam ΛCDM. 12

Data dari DESI Imaging Legacy Survey turut digunakan dalam batas optik sebelumnya. Survei optik dan H I yang lebih luas serta lebih dalam pada masa depan dapat menguji apakah Cloud-9 merupakan objek langka atau bagian dari populasi yang lebih besar. Sasaran yang menjanjikan mencakup galaksi katai terisolasi yang kaya gas dan sangat miskin logam, serta awan H I kompak serupa. 3