Облако-невидимка: как пустота помогла астрономам больше звёзд

Вселенная почти никогда не бывает по-настоящему тёмной: звёзды, галактики и туманности непрерывно излучают свет, который астрономы улавливают телескопами. Однако иногда самые важные открытия рождаются не там, где что-то сияет, а там, где, кажется, не происходит ничего. Именно такой объект недавно привлёк внимание учёных. Об этом сообщает журнал Astrophysical Journal Letters.

Галактика, которая так и не родилась

Облако 9 — это почти незаметное скопление газа, лишённое звёзд и яркого свечения. На первый взгляд оно выглядит как обычный участок межгалактической среды, но именно его "пустота" делает объект уникальным. В отличие от большинства галактик, где газ сжимается под действием гравитации и зажигает звёзды, здесь этот процесс так и не запустился. Подобные объекты без звёзд долгое время считались лишь теоретическими.

Учёные рассматривают Облако 9 как редкий пример того, что происходит, если галактика прерывает своё развитие на самом раннем этапе. Оно сохранило газ, но не превратило его в светящиеся структуры, что позволяет изучать Вселенную без привычных ориентиров в виде звёзд и спиральных рукавов.

След из ранней Вселенной

Большинство галактик формируются по схожему сценарию: скопление газа, рост гравитационного притяжения, вспышка звездообразования. Облако 9 выбилось из этой цепочки событий и осталось в "замороженном" состоянии. Его особенность заключается не в наличии чего-то необычного, а в отсутствии ключевого элемента — звёзд.

При этом объект содержит значительные запасы нейтрального водорода и находится внутри массивного гало тёмной материи. Такое сочетание делает его ценным реликтом эпохи, когда галактики только начинали появляться. По сути, это фрагмент космической истории, который избежал дальнейшей эволюции и сохранился до наших дней.

"Это история о несостоявшейся галактике", — сказал руководитель исследования Алехандро Бенитес-Лламбай из Милано-Бикокского университета.

Окно в тёмную сторону космоса

Облако 9 относят к редкому классу объектов, известных как реионизационно-ограниченные водородные облака, или RELHIC. Они возникли в ранней Вселенной, но после эпохи реионизации так и не смогли превратиться в полноценные галактики. Основная их масса приходится на нейтральный водород, а устойчивость обеспечивается тёмной материей — тем самым невидимым компонентом, который определяет структуру галактик и эволюцию космических систем.

"Это облако — окно в тёмную 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 тёмной материи, но обнаружить это тёмное вещество сложно, поскольку оно не излучает свет. Облако 9 предоставляет нам редкую возможность увидеть облако, в котором преобладает тёмная материя.

На протяжении многих лет существование подобных объектов оставалось предметом споров. Скептики предполагали, что речь идёт о крайне тусклых карликовых галактиках, чьи звёзды просто ускользают от наблюдений.

Газ, удерживаемый невидимой массой

По космическим меркам Облако 9 невелико: его ядро простирается примерно на 4900 световых лет. Внутри сосредоточен нейтральный водород массой около миллиона солнечных масс. Однако этого недостаточно, чтобы объяснить устойчивость структуры.

Расчёты показывают, что решающую роль играет тёмная материя. Её масса в этом регионе оценивается примерно в пять миллиардов солнечных масс. Именно она создаёт гравитационный "каркас", в котором удерживается газ. Такой баланс оказался тонким: чуть больше массы — и началось бы звездообразование, чуть меньше — и облако бы рассеялось.

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

Как удалось доказать отсутствие звёзд

Облако 9 впервые заметили во время радиообзора с помощью пятисотметрового сферического телескопа в Китае. Радионаблюдения позволяют фиксировать водородный газ даже там, где нет звёздного света. Дополнительные данные подтвердили телескопы Грин-Бэнк и Очень большой массив.

Однако окончательную точку поставил телескоп Хаббл. Только его высокая чувствительность позволила убедиться, что внутри облака нет даже самых слабых звёзд. Этот этап превратил загадочное газовое скопление в первый подтверждённый пример беззвёздного объекта, в котором доминирует тёмная материя.

Облако 9 находится рядом со спиральной галактикой Мессье 94 и, вероятно, связано с ней физически. Радиоданные указывают на слабое взаимодействие, выраженное в искажениях газовой структуры.

В итоге это открытие показывает, что история Вселенной пишется не только светом. Газ и тёмная материя формируют космос в тени ярких объектов, а такие находки помогают понять, почему одни галактики рождаются, а другие навсегда остаются в тишине.