Cloud-9 neden gökbilimcilerin en güçlü “yıldızsız galaksi” adayı?

Cloud-9, yakındaki sarmal galaksi Messier 94 (M94)’ün dış kesimlerinde bulunan kompakt bir nötr hidrojen (H I) bulutu. Gökbilimciler onu, Reionization-Limited H I Cloud (RELHIC; yeniden iyonlaşmayla sınırlanmış H I bulutu) için bugüne kadarki en güçlü aday olarak görüyor: Erken evrendeki yeniden iyonlaşma döneminden sonra bir miktar gazını koruyan, fakat saptanabilir bir yıldız galaksisi oluşturamamış bir karanlık madde halesi. 2

HiPERCAM ne buldu?

Ignacio Trujillo liderliğindeki ekip, İspanya’daki 10,4 metrelik Gran Telescopio Canarias teleskobunda bulunan HiPERCAM kamerasıyla Cloud-9’un olağanüstü derin optik görüntülerini aldı. Gözlemler, g ve r bantlarında sırasıyla 31,4 ve 31,0 mag/yay-saniyesi² yüzey parlaklığı sınırına ulaştı; bu, bölge için önceki derin görüntülerden yaklaşık 10 kat daha derin bir duyarlılık demek. 1

Sonuç dikkat çekici: Bulutun merkezindeki **1′ × 1′**lik, yani yaklaşık 1,3 × 1,3 kiloparseklik (yaklaşık 4.200 × 4.200 ışık yılı) alanda yaygın yıldız ışığı görülmedi. 1

Araştırmacılar, eğer burada yaşlı ve ağır element bakımından yoksul bir yıldız topluluğu varsa, yıldızların yüzey yoğunluğunun en fazla parsekare başına yaklaşık 0,01 Güneş kütlesi olabileceğini hesapladı. Bu da toplam yıldız kütlesi için yaklaşık 16.000 Güneş kütlesi üst sınırı anlamına geliyor. 1

Hubble sonuçları neden önemli?

HiPERCAM’ın bütünleşik ışıkta yaptığı bu “yokluk” tespiti, Hubble’ın tek tek yıldızları saymaya dayanan önceki bulgusunu bağımsız biçimde destekliyor: Cloud-9’un konumunda gizlenmiş sıradan, sönük bir cüce galaksi görünmüyor. 12

Bu, sistemin hiç yıldızı olmadığına dair mutlak ve nihai bir kanıt değil. Ancak gözlemler, varsa bile yıldız nüfusunun son derece küçük olması gerektiğine dair çok sıkı sınırlar koyuyor. 1

Gaz var, ama yıldızlar yok: Karanlık madde yorumu

Radyo gözlemleri Cloud-9’da yaklaşık 1 milyon Güneş kütlesi nötr hidrojen bulunduğunu gösteriyor. Gazın kendi kütleçekimiyle dağılmadan tutulabilmesi için sistemin yaklaşık 5 milyar Güneş kütlesi büyüklüğünde bir karanlık madde halesi içinde yer alması gerektiği yorumlanıyor. 2

Bu durumda Cloud-9, saptanan hidrojen bileşenine kıyasla yaklaşık 5.000:1 mertebesinde bir kütle oranıyla, ezici biçimde karanlık madde tarafından domine edilen bir yapı olabilir. 2

Kuramsal tabloya göre Cloud-9, bir tür kozmik “tatlı noktada” bulunuyor: Biraz daha büyük bir hale daha yoğun gaz toplayıp yıldız oluşumunu başlatabilirdi; biraz daha küçük bir hale ise gazını morötesi ışınımla iyonlaşma ya da çevresel etkiler nedeniyle kaybedebilirdi. 2

ΛCDM modeli için ne ifade ediyor?

Cloud-9, karanlık maddenin doğrudan görüntülenmesi değil. Ayrıca mutlak anlamda sıfır yıldız içerdiği henüz kesinleşmiş de değil. Buna karşın, Lambda Soğuk Karanlık Madde (ΛCDM) modelinin öngördüğü tabloyla güçlü biçimde örtüşüyor: Düşük kütleli karanlık madde halelerinin önemli bir bölümü yıldız oluşturmadan karanlık ya da neredeyse karanlık kalmış olabilir. 12

Önceki optik sınırlar arasında DESI Imaging Legacy Survey verileri de bulunuyordu. Gelecekteki geniş alanlı, daha derin optik ve H I radyo taramaları, Cloud-9’un istisnai tekil bir nesne mi yoksa daha büyük bir popülasyonun üyesi mi olduğunu sınayabilir. Özellikle yalıtılmış, gaz bakımından zengin ve aşırı düşük metal bolluğuna sahip cüce sistemler ile benzer kompakt H I bulutları, bu arayış için öne çıkan hedefler arasında. 3