Hubbleův teleskop objevil ‚Cloud-9‘, temnou a vzácnou ‚selhalou galaxii‘, která se nepodobá ničemu, co jsme dosud viděli
Astronomové používající Hubbleův vesmírný dalekohled právě spatřili nový typ nebeského objektu: Cloud-9, bezhvězdný, bohatý na plyn oblak temné hmoty která byla příliš lehká na to, aby se stala plnohodnotnou galaxií.
Jak je podrobně uvedeno ve studii zveřejněné 10. listopadu The Astrophysical Journal Letters Tento podivný objekt, představený tento týden na 247. setkání Americké astronomické společnosti ve Phoenixu, se nachází více než 14 milionů světelných let od Země, poblíž spirální galaxie Messier 94 (M94). Cloud-9 je kosmický relikt, prvotní stavební blok galaxií, který potvrzuje kritický hmotnostní práh potřebný k tomu, aby se těleso plynu a temné hmoty zhroutilo do galaxie.
Výsledkem je, že objev Cloud-9 silně podporuje základní kámen předního kosmologického rámce, který si klade za cíl vysvětlit strukturu a složení vesmíru – model studené temné hmoty Lambda (LCDM). Jedna z hlavních předpovědí modelu je, že temná hmota se usazuje v halokteré mohou nebo nemusí být dostatečně těžké, aby ukotvily galaxie.
„Těchto ‚temných svatozářů‘ by mělo být mnoho, ale většina z nich nezadržuje žádný plynný vodík, takže zůstávají neviditelné,“ Deep Anandastronom z Space Telescope Science Institute (STScI) a hlavní autor studie, řekl Live Science e-mailem. „Mrak-9 leží na samém horním konci rozsahu tmavé halo hmoty, což mu umožňuje udržet si plyn, a proto je viditelný prostřednictvím rádiových pozorování. To je skutečně silné potvrzení základní předpovědi LCDM.“
V souladu s tím Cloud-9 nabízí první náznak důkazu, že by se vesmír mohl hemžit nízkohmotnými halony temné hmoty, které zůstávají bez hvězd, jak teorie předpovídá.
Vykopání kosmické fosílie
Astronomové objevili Cloud-9 před třemi lety s Sférický dalekohled s aperturou pět set metrů (RYCHLE) v Guizhou, Čína. Masivní radioteleskop byl „velmi produktivní při hledání podobných mraků“ a v budoucnu může najít další, spoluautor studie Andrew Foxtaké astronom na STScI, řekl Live Science prostřednictvím e-mailu.
Dříve výzkumníci používali Very Large Array, pole 28 teleskopů v Novém Mexiku, aby se zaměřili na vrchol rádiových emisí Cloud-9, pocházející z jeho jádra širokého 5000 světelných let. Pozorování však nedokázala identifikovat skutečnou povahu objektu, potenciálně kvůli limitům citlivosti dalekohledu. Vědci uvažovali, že Cloud-9 byla jednoduše trpasličí galaxie, která byla příliš slabá na to, aby ji bylo možné správně pozorovat pozemními zařízeními.
Jak je však popsáno v nové studii, sledování pomocí Advanced Camera for Surveys Hubbleova vesmírného dalekohledu odhalilo mnohem vzácnější jev, který astronomové hledali léta: „teoretický fantomový objekt“ a vůbec první potvrzený RELHIC, neboli HI Cloud s omezenou reionizací. Jinými slovy, oblak neutrálního vodíku, natální pozůstatek z raného vesmíru a jedinečné „okno do temného vesmíru,“ řekl Fox v Tiskové prohlášení NASA.
Tato detekce vodíku byla důkazem, že Cloud-9 není typická trpasličí galaxie, ale něco podivnějšího.
Být či nebýt galaxií
Vědci analyzovali plyn v Cloud-9 na základě rádiových vln, které vyzařuje, a zjistili, že tento plyn přispívá k podivnému objektu hmotností asi jednoho milionu sluncí. To samo o sobě nestačí k udržení tak velkého oblaku plynu pohromadě. Tedy za předpokladu, že systém drží pohromadě rovnováha mezi gravitacetlak plynu a ohřev plynu, složka temné hmoty Cloud-9 musí vážit asi pět miliard slunečních hmot, vypočítal tým.
Tato hmotnost zasáhne sladkou tečku „pozoruhodně blízko“ nezávisle teoretizovanému prahu kritické hmotnosti. Na tomto prahu Cloud-9 nedosahuje dostatečné hmoty na to, aby se zhroutil do galaxie, ale je dostatečně hmotný, díky své složce temné hmoty, aby se udržel pohromadě.
Cloud-9 je také v tepelné rovnováze s kosmické ultrafialové (UV) pozadíUV energie proudící ze všech hvězd vesmíru, aktivních černých děr a horkého plynu. Tato energie udržuje plyn ionizovaný nebo elektricky nabitý a relativně horký, což potlačuje tvorbu galaxií. To také přispívá k úplnému nedostatku hvězd v oblaku.
Vědci však došli k závěru, že Cloud-9 nemusí být nenávratně odsouzen k věčné temnotě. Stále může shromáždit dostatek hmoty, aby se stala galaxií, i když přesná mechanika, která by to umožnila, je spekulativní.
Ať už je jeho osud jakýkoli, Cloud-9 slouží jako fyzický benchmark, který ukazuje, že současné modely temné hmoty, stejně jako formování galaxií teorie, jsou na správné cestě.
Mimořádně vzácná relikvie ze starověkého vesmíru
Budoucí studie budou hledat neúspěšné galaxie podobné Cloud-9 – i když jejich nalezení je mnohem snazší říci, než udělat, a to z mnoha důvodů. Za prvé, takové matné objekty jsou snadno zastíněny jinými nebeskými zdroji.
Tyto mraky jsou také pomíjivé a pravděpodobně budou vymýceny procesem známým jako tlakové odizolování beranukterý je při pohybu mezigalaktickým prostorem obírá o plyn. Ve skutečnosti se zdá, že Cloud-9 je již narušen relativně horkým cirkumgalaktickým médiem kolem sousední galaxie M94, uvedli výzkumníci.
„Aby systém přežil jako temný oblak bohatý na plyn do současnosti, musí splňovat dvě přísná a statisticky vzácná kritéria,“ Alejandro Benitez-Llambayhlavní řešitel programu pro studium Cloud-9 a astrofyzik na University of Milano-Bicocca, řekl Live Science prostřednictvím e-mailu. „Za prvé, jeho halo temné hmoty musí mít atypicky pomalou historii sestavování; pokud by v raném vesmíru rostlo příliš rychle, plyn by se zhroutil a vytvořil hvězdy dříve, než by ho kosmické UV pozadí mohlo zahřát. Za druhé, systém musí zůstat dostatečně izolovaný.“ Méně než 10 % takových oblaků plynu mohlo zůstat tak bezhvězdně nedotčených jako Cloud-9, dodal Benitez-Llambay.
Konečně, jako vyslanec temného vesmíru, Cloud-9 je zásadní připomínkou toho, že ohromující panoramata hvězd, která vidíme na většině astronomických snímků, představují malý podíl o vesmíru jako celku – lesklé věci, které můžeme vidět, vyprávějí jen část kosmologického příběhu.
