Cloud-9 คืออะไร และเหตุใดภาพลึกพิเศษจึงยังไม่พบแสงดาวเลย

Cloud-9 คือเมฆไฮโดรเจนเป็นกลาง หรือ H I ขนาดกะทัดรัด ที่อยู่แถบชานของกาแล็กซีชนิดกังหันใกล้เคียงชื่อเมสสิเยร์ 94 (M94) มันเป็นผู้สมัครที่น่าเชื่อถือที่สุดรายหนึ่งของ Reionization-Limited H I Cloud (RELHIC) ซึ่งอธิบายได้ว่าเป็นฮาโลสสารมืดที่ยังเก็บก๊าซไว้ได้หลังยุครีไอออไนเซชันของเอกภพ แต่ดูเหมือนจะไม่เคยก่อกำเนิดกาแล็กซีดาวฤกษ์ที่ตรวจพบได้ 2

ภาพลึกขึ้นมาก แต่ยังไม่เห็นดาว

ทีมที่นำโดย Ignacio Trujillo ใช้กล้อง HiPERCAM บนกล้องโทรทรรศน์ Gran Telescopio Canarias (GTC) ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10.4 เมตร ในสเปน เพื่อถ่ายภาพเชิงแสงความลึกสูงเป็นพิเศษ พวกเขาทำขีดจำกัดความสว่างพื้นผิวในแถบ g และ r ได้ที่ 31.4 และ 31.0 แมกนิจูดต่อตารางอาร์กวินาที ตามลำดับ ซึ่งลึกกว่าภาพลึกเดิมของบริเวณนี้ประมาณ 10 เท่า 1

ผลคือ ไม่พบแสงดาวแบบกระจายตัวในพื้นที่ใจกลาง Cloud-9 ขนาด 1′ × 1′ หรือราว 1.3 × 1.3 กิโลพาร์เซก เทียบได้กับประมาณ 4,200 × 4,200 ปีแสง หากภายในนั้นยังมีดาวประชากรเก่าและมีธาตุหนักน้อยซ่อนอยู่ ความหนาแน่นมวลดาวจะต้องไม่เกินประมาณ 0.01 มวลดวงอาทิตย์ต่อตารางพาร์เซก และมวลดาวรวมไม่เกินราว 16,000 มวลดวงอาทิตย์ 1

การไม่พบแสงจากภาพรวมนี้ยังเป็นหลักฐานอิสระที่สอดคล้องกับผลการนับดาวแบบแยกรายดวงของกล้องฮับเบิล: ตำแหน่งของ Cloud-9 ไม่น่าจะมีดาราจักรแคระจาง ๆ ตามปกติซ่อนอยู่ 12

ก๊าซมีมาก แต่สสารส่วนใหญ่ไม่เปล่งแสง

การวัดด้วยคลื่นวิทยุชี้ว่า Cloud-9 มีไฮโดรเจนเป็นกลางราว 1 ล้านมวลดวงอาทิตย์ หากตีความว่าก๊าซนี้ถูกยึดเหนี่ยวด้วยแรงโน้มถ่วง มวลของฮาโลทั้งหมดจะอยู่ใกล้ 5 พันล้านมวลดวงอาทิตย์ นั่นหมายความว่าระบบนี้น่าจะถูกครอบงำอย่างยิ่งโดยสสารมืด โดยมีอัตราส่วนมวลระดับราว 5,000:1 เมื่อเทียบกับองค์ประกอบไฮโดรเจนที่ตรวจพบ 2

นักดาราศาสตร์มองว่า Cloud-9 อาจอยู่ใน “จุดพอดี” ตามทฤษฎี: หากฮาโลมีมวลมากกว่านี้เล็กน้อย ก๊าซน่าจะรวมตัวหนาแน่นและสร้างดาวได้ แต่ถ้ามวลน้อยกว่านี้ ก๊าซก็น่าจะถูกทำให้แตกตัวเป็นไอออนด้วยรังสี หรือถูกดึงหลุดออกไป 2

ยังไม่ใช่การพิสูจน์โดยสมบูรณ์

ข้อมูลเหล่านี้ไม่ใช่การตรวจพบสสารมืดโดยตรง และยังไม่อาจพิสูจน์ได้เด็ดขาดว่า Cloud-9 ไม่มีดาวแม้แต่ดวงเดียว สิ่งที่งานวิจัยทำได้คือกำหนดเพดานบนที่เข้มงวดมากสำหรับปริมาณดาวที่อาจมีอยู่ อย่างไรก็ดี ผลดังกล่าวทำให้ Cloud-9 สอดคล้องอย่างน่าสนใจกับแบบจำลองจักรวาลวิทยา ΛCDM ซึ่งคาดการณ์ว่าฮาโลสสารมืดมวลต่ำจำนวนมากควรจะมืดสนิทหรือเกือบมืดสนิท 12

ข้อมูลจาก DESI Imaging Legacy Survey เคยเป็นส่วนหนึ่งของข้อจำกัดเชิงแสงในระยะแรก ขณะที่การสำรวจเชิงแสงและ H I ที่ทั้งกว้างและลึกในอนาคตจะช่วยทดสอบว่า Cloud-9 เป็นกรณีหายาก หรือเป็นสมาชิกหนึ่งของประชากรวัตถุแบบเดียวกันที่ยังรอการค้นพบ เป้าหมายที่น่าจับตาคือดาราจักรแคระโดดเดี่ยวซึ่งมีก๊าซและมีธาตุหนักน้อยมาก รวมถึงเมฆ H I ขนาดกะทัดรัดลักษณะใกล้เคียงกัน 3