НАСА случайно обнаружило в глубоком космосе массивное «беззвездное» облако

Облако 9 находится во Вселенной, которая редко перестает светить. Телескопы созданы для того, чтобы преследовать этот свет и регистрировать каждую обнаруженную искру. И все же некоторые из самых важных подсказок о том, как устроена Вселенная, поступают из мест, которые практически незаметны. Новое исследование опубликовано в журнале Astrophysical Journal Letters.

Этот объект не светится и не переливается. В нём нет звёзд и почти нет видимого света. Издалека он выглядит как просто тихое скопление газа. Именно это отсутствие и делает его полезным.

Облако 9 предоставляет редкую возможность изучить, что происходит, когда галактика так и не получает шанса зародиться. Оно удерживает газ, так и не образуя звёзд, и ставит под сомнение идею о том, что свет необходим для того, чтобы рассказать осмысленную космическую историю.

Это открытие позволяет предположить, что некоторые из самых ранних строительных блоков Вселенной до сих пор существуют, неизмененные и в значительной степени незамеченные.

Большинство галактик следуют знакомому сценарию. Газ накапливается, гравитация притягивает его всё сильнее, загораются звёзды, и свет заполняет пустоту. Галактика Облако-9 нарушила этот сценарий на раннем этапе и так и не смогла восстановиться.

Отличительной чертой Облака-9 является не то, что в нём есть, а то, чего ему не хватает. Несмотря на наличие большого количества водородного газа и нахождение внутри массивного гало из тёмной материи, на нём так и не образовались звёзды. Это делает его редким сохранившимся образцом ранней Вселенной, пережитком времени, когда галактики только начинали формироваться, и который сейчас детально изучается.

«Это история о несостоявшейся галактике», — сказал руководитель исследования Алехандро Бенитес-Лламбай из Милано-Бикокского университета. «В науке мы обычно больше узнаём из неудач, чем из успехов. В данном случае отсутствие звёзд подтверждает правильность теории. Это говорит нам о том, что мы обнаружили в локальной Вселенной первоначальный строительный блок галактики, которая ещё не сформировалась».

Облако 9 относится к предполагаемому классу объектов, называемых реионизационно-ограниченными водородными облаками (RELHIC). Часть HI обозначает нейтральный водородный газ. Остальная часть названия указывает на его происхождение. Это облако сформировалось в ранней Вселенной, а затем прекратило своё существование.

«Это облако — окно в темную Вселенную», — сказал Эндрю Фокс из Ассоциации университетов по исследованиям в области астрономии/Института космических телескопов. «Из теории известно, что большая часть массы Вселенной, как ожидается, состоит из темной материи, но обнаружить это темное вещество сложно, поскольку оно не излучает свет. Облако 9 предоставляет нам редкую возможность увидеть облако, в котором преобладает темная материя».

В течение многих лет астрономы спорили о том, действительно ли существуют подобные объекты. Некоторые считали, что эти тусклые облака — всего лишь карликовые галактики, слишком хорошо скрывающие свои звезды, чтобы их могли обнаружить наземные телескопы.

«До того, как мы начали использовать телескоп Хаббл, можно было утверждать, что это тусклая карликовая галактика, которую мы не могли увидеть с помощью наземных телескопов. Они просто не обладали достаточной чувствительностью, чтобы обнаружить звезды», — сказал соавтор исследования Гагандип Ананд из Института космических телескопов (STScI). «Но благодаря усовершенствованной камере для обзоров телескопа «Хаббл» мы можем с уверенностью сказать, что там ничего нет».

Облако-9 невелико по космическим меркам. Его ядро простирается примерно на 4900 световых лет.

Внутри этой области находится нейтральный водородный газ, масса которого примерно в миллион раз превышает массу Солнца. Однако одного этого газа недостаточно, чтобы объяснить, как облако удерживается вместе.

Ответ кроется в темной материи. Исходя из поведения газа и того, как давление уравновешивает гравитацию, исследователи оценивают массу окружающей темной материи примерно в пять миллиардов солнечных масс. Эта невидимая масса обеспечивает структуру, а газ просто следует за ней.

Это равновесие объясняет, почему Облако-9 вообще выжило. Если бы оно было тяжелее, гравитация сжала бы газ до образования звёзд. Если бы газ был легче, он бы давно испарился или ионизировался. Вместо этого он попал в узкий средний диапазон, что позволило ему остаться тихим реликтом.

«Среди наших галактических соседей, возможно, есть несколько заброшенных домов», — сказала Рейчел Битон из STScI.

Облако было впервые обнаружено три года назад во время радиоастрономического исследования с использованием пятисотметрового сферического телескопа в Китае.

Радиотелескопы способны обнаруживать водородный газ по излучаемым им сигналам, даже в отсутствие звёзд. Последующие наблюдения с помощью телескопа Грин-Бэнк и Очень большого массива подтвердили наличие газа.

Чего они не могли подтвердить, так это отсутствие звёзд. Для этого им понадобился телескоп Хаббл. Только благодаря острому зрению Хаббла астрономы смогли исключить даже самые слабые звёздные образования.

Этот заключительный этап превратил любопытное газовое облако в первый подтвержденный пример беззвездного, преимущественно состоящего из темной материи, реликта раннего формирования галактики.

Облако-9 расположено вблизи спиральной галактики Мессье 94 и, по-видимому, физически связано с ней. Радиоданные показывают небольшие искажения в газе, указывающие на взаимодействие между ними.

Облако получило простое название в порядке убывания его размеров, став девятым газовым облаком, обнаруженным на окраине этой галактики.

Космический аппарат Cloud-9 показывает, что изучение одних только звёзд упускает из виду большую часть истории Вселенной. Газ и тёмная материя формируют Вселенную более незаметным образом, часто скрытым за более яркими объектами поблизости.

Эти несостоявшиеся галактии трудно обнаружить, их легко пропустить, и они уязвимы для сил, способных оторвать от них газ.

Эта редкость делает данное открытие важным. Она предполагает, что подобных объектов может существовать больше, и они ждут своего обнаружения в будущих исследованиях, выходящих за пределы света.

Отсутствие звёзд в Облаке 9 даёт учёным удобный способ изучения облаков тёмной материи без обычных отвлекающих факторов.

Каждая новая находка, подобная этой, добавляет еще один фрагмент к головоломке о том, как формируются галактики, почему некоторые из них никогда не образуются и насколько большая часть Вселенной существует в тишине.