Cloud-9 non mostra stelle: perché questa nube vicino a M94 è così importante

Cloud-9 è una nube compatta di idrogeno neutro — indicato dagli astronomi come H I — situata nelle vicinanze della galassia spirale Messier 94 (M94). È il candidato più convincente finora a RELHIC (Reionization-Limited H I Cloud): un piccolo alone dominato dalla materia oscura che, dopo la reionizzazione dell’Universo, avrebbe conservato una parte del gas senza però riuscire a formare una galassia di stelle rilevabile. 2

Un’osservazione molto più profonda, ma nessuna luce stellare

Il gruppo guidato da Ignacio Trujillo ha usato la camera HiPERCAM del Gran Telescopio Canarias (GTC), telescopio da 10,4 metri alle Canarie, per realizzare immagini ottiche ultra-profonde di Cloud-9. I limiti di brillantezza superficiale raggiunti sono stati di 31,4 mag/arcsec² nella banda g e 31,0 mag/arcsec² nella banda r: una sensibilità circa dieci volte superiore rispetto alle precedenti immagini profonde dell’area. 1

Nonostante questo salto di sensibilità, le immagini non hanno rivelato alcuna emissione stellare diffusa nel quadrato centrale di 1′ × 1′, equivalente a circa 1,3 × 1,3 kiloparsec, ovvero approssimativamente 4.200 × 4.200 anni luce. 1

Se in quella regione esistesse una popolazione di stelle vecchie e povere di metalli — tra le più difficili da individuare — la sua densità superficiale sarebbe inferiore o uguale a circa 0,01 masse solari per parsec quadrato. La massa stellare totale non supererebbe quindi, secondo il vincolo ricavato, circa 16.000 masse solari. 1

Perché il risultato conta

La mancata rivelazione nella luce integrata è indipendente dai precedenti conteggi di singole stelle eseguiti con Hubble. Insieme, i due risultati rendono molto meno plausibile che nella posizione di Cloud-9 si nasconda una normale, debolissima galassia nana. 12

Le osservazioni radio indicano che Cloud-9 contiene circa un milione di masse solari di idrogeno neutro. Se il gas è trattenuto gravitazionalmente, l’interpretazione richiede un alone con massa dell’ordine di 5 miliardi di masse solari: un sistema quindi fortemente dominato dalla materia oscura, con un rapporto dell’ordine di 5.000:1 rispetto alla componente di idrogeno rilevata. 2

Il possibile «punto giusto» per non accendere stelle

L’ipotesi fisica è che Cloud-9 occupi una sorta di soglia, o «punto giusto», prevista dai modelli. Un alone un po’ più massiccio avrebbe potuto accumulare gas più denso e avviare la formazione stellare; uno meno massiccio avrebbe invece probabilmente perso il gas, ionizzato dalla radiazione o rimosso dall’ambiente circostante. 2

Questo non equivale a una rivelazione diretta della materia oscura e non dimostra in modo definitivo che Cloud-9 non contenga nessuna stella. Dimostra però che qualsiasi popolazione stellare presente deve essere estremamente debole. Per questo l’oggetto rappresenta un riscontro osservativo particolarmente interessante per il modello cosmologico ΛCDM, secondo il quale molti aloni di materia oscura di piccola massa dovrebbero restare oscuri o quasi oscuri. 12

I dati del DESI Imaging Legacy Survey avevano già contribuito ai limiti ottici precedenti. Future campagne ottiche e radio, più ampie e profonde, potranno chiarire se Cloud-9 sia un caso raro oppure il primo membro riconosciuto di una popolazione più vasta. Tra i bersagli più promettenti figurano sistemi isolati, ricchi di gas ed estremamente poveri di metalli, oltre ad altre nubi compatte di H I. 3