Галактика без света: астрономы нашли объект из темной материи и газа

Астрономы впервые получили прямые наблюдательные доказательства существования галактики, почти полностью лишённой звезд. Речь идет об объекте Cloud-9 — структуре, состоящей из темной материи и газа. Ранее такие объекты существовали только в теоретических моделях.

Cloud-9 относят к классу RELHIC — малых гало темной материи, способных удерживать газ, но не запускать звездообразование. Обнаружение подтверждает гипотезу о «неудавшихся» галактиках, которые остаются невидимыми для оптических телескопов.

От теории к наблюдениям

Современная космология предполагает, что после Большого взрыва темная материя формировала гравитационные гало. В крупных гало газ сжимался и рождал звезды. В малых — газ терялся из-за нагрева в эпоху реионизации.

Теория допускала промежуточный вариант. Такие гало могли удерживать нагретый газ, но не формировать звезды. В них гравитация уравновешивает тепловое давление газа. Именно такие объекты получили название RELHIC.

Cloud-9 оказался точным воплощением этой модели. Он содержит газ, но почти полностью лишен звездного населения. До сих пор подобные структуры существовали только в компьютерных симуляциях.

Радиосигнал без света

Открытие началось с радионаблюдений нейтрального водорода на длине волны 21 сантиметр. Сигнал зафиксировал радиотелескоп FAST вблизи галактики M94. Для проверки использовали VLA и телескоп Грин-Бэнк.

Радиоданные показали:

массу газа около 1,4 млн масс Солнца
радиус облака примерно 1,4 килопарсека
спокойное движение газа без характерного вращения

Эти параметры совпали с теоретическими ожиданиями для RELHIC. Однако оставался ключевой вопрос — есть ли там звезды.

Для ответа ученые использовали телескоп Хаббл. Глубокая съемка не выявила ни звездных скоплений, ни отдельных красных гигантов. Моделирование показало, что даже звездная масса 10⁴ масс Солнца была бы обнаружена с вероятностью 99,5%.

Отношение массы газа к массе звезд превышает 443. В обычных карликовых галактиках оно редко выше 10. Это указывает на подавление звездообразования на ранних этапах.

Почему Cloud-9 меняет космологию

Ученые проверили альтернативные объяснения. Cloud-9 не является приливным мусором, так как имеет правильную форму и изолирован. Он не связан с Млечным Путем, поскольку движется с той же скоростью, что и M94. Версия временного газового облака также исключена: без темной материи объект быстро распался бы.

Cloud-9 подтверждает существование темных гало без звезд. Это помогает решить проблему «недостающих спутников». Они не исчезли — они просто не светятся.

Такие объекты становятся уникальными лабораториями для изучения темной материи. В них нет вспышек сверхновых и звездных ветров. Газ находится в гидростатическом равновесии и напрямую отражает гравитационный потенциал.

Окончательную проверку должен провести телескоп Джеймс Уэбб. Если он не обнаружит даже древние холодные звезды, астрономия получит новый инструмент. Темную материю будут изучать через галактики, которые миллиарды лет дрейфовали во Вселенной, так и не зажегши свой первый свет.