Cloud-9：装着百万太阳质量氢气，却几乎看不到恒星

Cloud-9并不是一朵普通的“宇宙云”。它是位于螺旋星系梅西耶94（M94）附近的一团紧凑中性原子氢（H I）云，可能被一个以暗物质为主的晕所束缚，却几乎没有、甚至没有可探测的恒星。因此，它是目前最有力的“无星暗星系”候选体之一，更具体说，是再电离受限H I云（RELHIC）的领先候选者；不过，这仍是基于现有证据的解释，并非已绝对证明其中一颗恒星也不存在。23

为什么这次观测特别关键？

由伊格纳西奥·特鲁希略（Ignacio Trujillo）领衔的团队，使用加那利大型望远镜（GTC）上的高速相机HiPERCAM进行超深成像。观测在g和r波段分别达到31.4和31.0 mag/arcsec²的表面亮度极限，约比此前该区域的深度成像再暗10倍。1

结果是：在Cloud-9中心的1′×1′范围内——按其距离换算约为1.3×1.3千秒差距，也就是约4200光年见方——研究者没有探测到任何弥散的恒星光。1

这不只是“照片看起来很黑”。若假定那里藏着最难被看见的一类恒星群，即古老且低金属丰度的恒星族群，那么观测结果将其恒星表面质量密度限制在约每平方秒差距0.01个太阳质量，总恒星质量低于约1.6万倍太阳质量。1 这一限制来自整合光测量，独立于此前哈勃空间望远镜的分辨恒星搜寻，并且与后者的非探测结果一致。12

有百万太阳质量氢气，为何不形成恒星？

射电观测显示，Cloud-9很紧凑、内部运动速度低、看起来没有明显自转，并含有约100万倍太阳质量的中性氢。2 为解释气体为何没有散开，相关模型推断其所在暗物质晕的总质量量级可达约50亿倍太阳质量。

常被提及的约“5000:1”比例，指的是模型晕质量与中性氢质量的比较，并不等同于通常所说的“暗物质与全部普通物质”的比例：氦以及可能存在的电离气体，同样属于普通物质。

在ΛCDM（拉姆达冷暗物质）宇宙学模型中，宇宙再电离会加热星际际气体，使最小的暗物质晕难以吸积或保留气体；质量更大的晕则通常能让气体冷却，继而形成恒星。Cloud-9可能恰好位于一个狭窄的“甜点区”：质量足以留住H I气体，却又不足以有效形成恒星。23

它对宇宙学意味着什么？

如果Cloud-9确属RELHIC，它将为ΛCDM模型预言的一类低质量暗物质晕提供难得的观测检验：这类天体可能有暗物质、有气体，却没有显著的恒星成分。

但需要谨慎解读“无星”二字：目前的结论是，在异常严格的观测极限下未发现恒星，而不是逻辑上证明其中绝对不存在任何恒星；同时，暗物质晕质量本身也依赖模型推断。12

此前，DESI成像遗产巡天已将Cloud-9的光学对应体限制到g波段约29.15 mag/arcsec²仍未检出。3 接下来，宽天区H I巡天与更深的光学巡天可寻找更多紧凑、孤立、极低金属丰度或无星的候选体，帮助判断Cloud-9究竟是极罕见的幸存者，还是一类真实天体种群的首个样本。