Un nor de hidrogen fără stele, candidat puternic pentru statutul de galaxie întunecată
Astronomii care au folosit radiotelescopul FAST din China au descoperit un nor compact de hidrogen în jurul căruia nu se vede nicio stea și nicio galaxie. Observația ar putea reprezenta unul dintre cei mai puternici candidați descoperiți până acum pentru o „galaxie întunecată” izolată, care conține aproape 500.000 de mase solare de hidrogen neutru. Lucrarea științifică a fost publicată pe serverul de preprint arXiv pe 24 septembrie.
O galaxie-fantomă
În modelul lambda cold dark matter (ΛCDM), structurile se formează ierarhic: micile halo-uri de materie întunecată apar primele, apoi fuzionează pentru a construi halo-uri și galaxii mai mari. Modelul prevede de asemenea că unele halo-uri cu masă mică nu formează niciodată stele. Mai multe procese pot suprima formarea stelelor la mase mici. Unul dintre ele este acela că, după reionizarea cosmică, gazul din halo este încălzit de fundalul ultraviolet — radiația difuză provenită de la quasari și galaxii — și nu mai devine niciodată suficient de rece și de dens pentru a forma stele. Astfel de halo-uri fără stele, dar care conțin gaz, sunt prezise să existe și sunt numite nori H I limitați de reionizare (RELHIC) sau „galaxii întunecate”. Deoarece au puține stele sau niciuna, ele pot fi găsite doar prin lumina emisă de gazul de hidrogen neutru — așa-numita linie de hidrogen de 21 cm.
Există totuși o dificultate: o galaxie pitică slabă poate părea întunecată doar din cauza limitelor de luminozitate de suprafață, așa că astronomii trebuie să le distingă de halo-urile cu adevărat lipsite de stele. Până în prezent, a fost confirmat observațional un singur RELHIC și au fost găsiți doi candidați promițători.
Un lup singuratic
În acest nou studiu, Jin-Long Xu de la Observatoarele Astronomice Naționale din China și echipa sa au investigat un nor izolat de hidrogen neutru, J1351+0039, descoperit într-un studiu orb H I realizat cu radiotelescopul sferic cu apertură de cinci sute de metri (FAST). „Este clasificat ca izolat deoarece nicio galaxie mare nu se află într-o separare unghiulară proiectată de 1,5° (sub 100 kpc la distanța sa) și cu o viteză a sistemului mai mică de 250 km/s”, scrie echipa în lucrare.
Cercetătorii l-au observat de trei ori între iulie și august 2026 pentru a obține date de înaltă calitate. Astronomii nu au găsit cozi cometare, punți de gaz sau însoțitori apropiați asociați cu J1351+0039 — eliminând astfel o origine gravitatională de tip „maree”. Studiul dinamicii sale a relevat o masă totală de aproximativ 130 de milioane de mase solare. Cu toate acestea, observațiile optice profunde realizate de DESI Legacy Survey nu au găsit nicio contraparte stelară. Astfel, cea mai mare parte a masei sale este atribuită materiei întunecate, „ceea ce face din acest sistem izolat un candidat ideal fie pentru un RELHIC, fie pentru o galaxie ultra-slabă”, afirmă cercetătorii.
Norul are o formă rotundă, o viteză pozitivă și o temperatură de aproximativ 10.000 Kelvin (17.540°F), în echilibru cu fundalul ultraviolet. Toate aceste proprietăți sunt în concordanță cu o galaxie întunecată care nu s-a răcit niciodată suficient pentru a forma stele.
Mișcare aleatorie
J1351+0039 prezintă o rotație slabă, spre deosebire de galaxiile cu disc susținute de rotație. Gazul se rotește cu doar aproximativ 4,2 km/s, în timp ce mișcările sale aleatorii sunt de circa 11,6 km/s. Deoarece mișcarea aleatorie o depășește pe cea de rotație ordonată, norul este susținut în principal de presiunea externă a propriului gaz aflat în mișcare aleatorie. „Natura sa susținută de presiune sugerează astfel că J1351+0039 ar putea fi un RELHIC care a dobândit treptat moment unghiular”, explică echipa.
Echipa notează că o contraparte optică cu luminozitate de suprafață foarte scăzută ar putea trece nedetectată în imaginile DESI. Prin urmare, fotografii spațiale profunde realizate cu telescopul spațial James Webb sau cu telescopul spațial Hubble ar putea fi necesare pentru a confirma dacă J1351+0039 este cu adevărat lipsit de stele. Exemplele anterioare de galaxii întunecate nu erau complet izolate în spațiu — ele au fost găsite în apropierea unor galaxii masive. Izolarea completă a lui J1351+0039 îl face cel mai curat și mai convingător candidat „izolat” de tip RELHIC identificat până în prezent, concluzionează cercetătorii.
