Астрономы, используя мощь космического телескопа Hubble, впервые подтвердили существование специального типа космического облака — объекта, содержащего газ и тёмную материю, но не формировавшего звёзд. Это открытие расширяет наше понимание ранних этапов формирования галактик и роли тёмной материи во Вселенной.
Что такое Cloud-9 и почему это важно
Объект, получивший рабочее название Cloud-9, расположен приблизительно в окрестностях спиральной галактики Messier 94 (M94), на расстоянии примерно 14 миллионов световых лет от Земли. Hubble подтвердил, что в этом облаке полностью отсутствуют звёзды, хотя оно богато газом и, вероятно, содержит значительную долю тёмной материи.
Такой объект классифицируют как Reionization-Limited H I Cloud (сокращённо RELHIC). Название отражает его природу: это облако нейтрального водорода (H I), существующее с ранних эпох Вселенной, но так и не сколлапсировавшее до образования звёзд.
Что известно о структуре Cloud-9
По данным спектрографических и радио-наблюдений:
- диаметр центральной части облака составляет около 4900 световых лет;
- масса нейтрального водорода в облаке оценивается приблизительно в 1 миллион масс Солнца;
- расчётная масса тёмной материи, удерживающей облако, превышает 5 миллиардов масс Солнца.
Такие соотношения указывают на то, что Cloud-9 доминируется не звёздами, а тёмной материей, и его структура находится в гравитационном равновесии между давлением газа и притяжением невидимой массы.
Почему в Cloud-9 нет звёзд
Одна из ключевых загадок RELHIC-объектов — отсутствие звёзд, несмотря на наличие газа. В стандартных моделях формирования галактик газ, собранный в плотные облака, со временем сжимается под действием гравитации, нагревается и начинает формировать первые поколения звёзд. Однако Cloud-9 и подобные ему облака, по текущим представлениям, не достигли критической плотности или условий, необходимых для запуска этих процессов.
Учёные рассматривают такие объекты как «неудавшиеся галактики» или «галактические реликты»: структуры, которые содержали достаточно тёмной материи, чтобы удерживать газ, но при этом так и не смогли привести его к состоянию звездообразования.
Как обнаружили Cloud-9
Первые признаки существования этого необычного облака появились в ходе радио-наблюдений, выполнявшихся крупными наземными радиотелескопами, такими как FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope), Green Bank Telescope и Very Large Array (VLA). Однако без спектральной информации о наличии или отсутствии звёзд подтвердить его природу было невозможно.
Только после направленного наблюдения с использованием Advanced Camera for Surveys на борту Hubble учёным удалось убедиться, что в Cloud-9 действительно нет даже самых тусклых звёзд. Это исключает возможный сценарий, при котором облако было бы очень тусклой малой галактикой, просто незаметной для наземных телескопов.
Что это означает для астрофизики
Открытие Cloud-9 имеет несколько ключевых научных последствий:
1. Новый класс объектов Вселенной.
RELHIC-объекты, к которым относится Cloud-9, представляют собой тип структур, предсказанный теоретическими моделями формирования галактик, но до сих пор не имеющих подтверждённых наблюдений.
2. Прямое окно в раннюю Вселенную.
Поскольку такие облака, вероятно, образовались в первые стадии эволюции Вселенной, они сохраняют информацию об условиях, существовавших до формирования первых звёзд и галактик. Это делает их важными для понимания первых этапов космической истории.
3. Исследование тёмной материи.
Cloud-9 и аналогичные объекты могут служить природными лабораториями для изучения распределения и свойств тёмной материи, поскольку в них её доля особенно велика, а влияние обычного светящегося вещества минимально.
Почему такие объекты труднее всего обнаружить
Наблюдательно RELHIC-объекты крайне сложны в обнаружении, поскольку они не излучают собственного света, связанного со звёздами. Их можно заметить только по слабым сигналам от газа и эффектам воздействия на окружающую среду. Помимо этого, яркость звёзд и галактик на фоне затмевает такие «невидимые» облака, что требует использования особенно чувствительных инструментов, таких как Hubble.
Кроме того, такие облака могут претерпевать эволюционные эффекты, например терять газ под действием внешних воздействий (например, эффекта «струйной абляции» при движении в межгалактическом пространстве), что усложняет их долговременное существование и наблюдение.
Перспективы будущих исследований
Успех Hubble в подтверждении существования Cloud-9 открывает путь к целенаправленному поиску других подобных объектов. Следующие поколения телескопов, включая наземные массивы и орбитальные миссии, могут расширить каталог RELHIC-объектов, что позволит:
- уточнить частоту встречаемости таких облаков в окрестностях Млечного Пути и других галактик;
- оценить влияние тёмной материи на ранние этапы структуры Вселенной;
- построить более детальную картину эволюции объектов, формировавшихся без активного звездообразования.
Заключение
Обнаружение Cloud-9 — это не просто находка одного необычного объекта, а открытие целого класса космических структур, существование которых предсказывали теории, но не могли эмпирически подтвердить до сегодняшнего дня. Эти реликты ранней Вселенной, богатые тёмной материей и лишённые звёзд, открывают новый аспект космической эволюции и предоставляют уникальную возможность изучить компоненты Вселенной, которые до сих пор скрыты от традиционных наблюдений.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
