Cloud-9 kan være en galakse som aldri tente stjernene

Cloud-9 er en kompakt sky av nøytralt hydrogen (H I) i utkanten av den nærliggende spiralgalaksen Messier 94. Den er den hittil sterkeste kandidaten til en såkalt RELHIC (Reionization-Limited H I Cloud): en halo dominert av mørk materie som beholdt noe gass etter universets reionisering, men tilsynelatende aldri dannet en påvisbar stjernegalakse. 2

Bilder som skulle avsløre selv svært svakt stjernelys

Et lag ledet av Ignacio Trujillo brukte HiPERCAM-kameraet på det 10,4 meter store Gran Telescopio Canarias på La Palma. De tok ultradype optiske bilder med grenseverdier for overflatelysstyrke på 31,4 i g-båndet og 31,0 mag per buesekund² i r-båndet – omtrent ti ganger dypere enn tidligere dype bilder av området. 1

Likevel fant forskerne ikke noe diffust lys fra stjerner i Cloud-9s sentrale område på 1′ × 1′. Det tilsvarer om lag 1,3 × 1,3 kiloparsec, eller omtrent 4 200 × 4 200 lysår. 1

Dersom skyen faktisk rommer en gammel stjernepopulasjon med lite tyngre grunnstoffer, kan den ifølge observasjonene ha en stjernetetthet på høyst rundt 0,01 solmasser per kvadratparsec. Den samlede massen i slike stjerner kan ikke være mer enn omtrent 16 000 solmasser. 1

Støtter Hubble-funn

At det ikke dukker opp integrert stjernelys, er en uavhengig bekreftelse av Hubbles tidligere tellinger av enkeltstjerner i området. Samlet sett taler resultatene mot at Cloud-9 bare er en vanlig, svært lyssvak dverggalakse som har unngått oppdagelse. 12

Radiomålinger tyder på at skyen inneholder rundt én million solmasser nøytralt hydrogen. Hvis gassen holdes gravitasjonelt bundet, peker tolkningen mot en total halomasse på omkring fem milliarder solmasser. Da er systemet sterkt dominert av mørk materie, med et masseforhold på størrelsesorden 5 000:1 sammenlignet med den påviste hydrogenmassen. 2

Et mulig «midtpunkt» for galakser som aldri ble til

Forskerne tolker Cloud-9 som et mulig teoretisk «sweet spot». En noe mer massiv halo burde ha samlet tettere gass og startet stjernedannelse. En mindre halo ville derimot trolig ha fått gassen ionisert av stråling eller revet bort. 2

Dette er ikke en direkte påvisning av mørk materie, og det beviser heller ikke at Cloud-9 er fullstendig uten stjerner. Det er fortsatt mulig at en ekstremt liten stjernepopulasjon finnes der. Men de nye grenseverdiene er svært strenge og gjør objektet til en uvanlig overbevisende empirisk kandidat i tråd med ΛCDM-modellens forutsigelse: Mange små haloer av mørk materie kan være mørke, eller nesten mørke. 12

Tidligere optiske grenser bygget blant annet på data fra DESI Imaging Legacy Survey. Kommende brede og dype optiske undersøkelser og H I-kartlegginger kan vise om Cloud-9 er et sjeldent unntak eller del av en større bestand. Særlig aktuelle mål er isolerte, gassrike og svært metallfattige dvergsystemer – samt lignende kompakte H I-skyer. 3