Хаббл обнаружил «неудавшуюся галактику»: первый в истории звездный объект, состоящий из темной материи

Космический телескоп «Хаббл» совершил уникальное открытие, обнаружив новый, никогда ранее не наблюдавшийся тип астрономического объекта. Это беззвездное, богатое газом облако, основу массы которого составляет темная материя. Объект получил временное название Cloud-9 (Облако-9) и считается реликтом или, проще, остатком раннего этапа формирования галактик, который по неизвестным причинам «замер» в развитии.

Это первое во Вселенной подтвержденное обнаружение подобного «строительного блока» галактики, который так и не стал звездным скоплением. Как отметил руководитель исследовательской группы Алехандро Бенитес-Льямбай, «это история о неудавшейся галактике... Отсутствие звезд подтверждает правильность теории. Это говорит нам о том, что мы обнаружили в локальной Вселенной первоначальный строительный блок галактики, которая так и не сформировалась».

Суть открытия и характеристики Cloud-9

Ученые классифицируют Cloud-9 как Reionization-Limited H I Cloud (RELHIC) – облако нейтрального водорода, ограниченное эпохой реионизации. Это своеобразный «ископаемый» реликт, сохранившийся со времен молодой Вселенной.

Объект расположен примерно в 14 миллионах световых лет от Земли, недалеко от спиральной галактики Мессье 94 (M94). Его ядро, состоящее из нейтрального водорода, имеет диаметр около 4 900 световых лет. Несмотря на внушительные размеры, масса водородного газа в нем относительно невелика – примерно в 1 миллион раз больше массы Солнца. При этом расчеты показывают, что общая масса облака должна составлять колоссальные около 5 миллиардов солнечных масс. Такой огромный дисбаланс между видимой и общей массой – прямое свидетельство того, что Cloud-9 в основном состоит из темной материи, которая и удерживает газ гравитацией.

Как был сделан прорыв

Обнаружение Cloud-9 стало результатом последовательной работы нескольких обсерваторий. Облако было впервые замечено три года назад в ходе радионаблюдений за нейтральным водородом с помощью китайского радиотелескопа FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope).

Последующие наблюдения на радиотелескопах Green Bank Telescope и Very Large Array (VLA) в США подтвердили наличие компактного сферического облака газа, которое не вращается.

Решающую роль сыграли сверхглубокие оптические наблюдения, выполненные Усовершенствованной обзорной камерой (ACS) телескопа «Хаббл». Если бы в облаке присутствовало даже несколько тысяч звезд (что эквивалентно массе Солнца), «Хаббл» смог бы их обнаружить. Телескоп не нашел никаких звезд, что окончательно подтвердило природу Cloud-9 как звездного объекта. Без «Хаббла» объект можно было бы принять за просто очень тусклую карликовую галактику.

Окно в «темную Вселенную»

Это открытие имеет фундаментальное значение для современной космологии. Cloud-9 служит редчайшей «лабораторией». «Это облако – окно в темную Вселенную», – говорит член исследовательской группы Эндрю Фокс. Поскольку темная материя не излучает свет, ее крайне сложно изучать напрямую. Объекты вроде Cloud-9, где она доминирует, а «шум» от звезд отсутствует, дают уникальную возможность исследовать ее свойства.

Ее обнаружение подтверждает теоретические модели, согласно которым в ранней Вселенной существовало множество небольших сгустков темной материи и газа. Большинство из них со временем превратились в галактики, но некоторые, как Cloud-9, «застряли» на самой ранней стадии. Изучение таких «неудачников» помогает понять, какие условия и процессы приводят к успешному рождению галактик.

Это открытие также свидетельствует, что во Вселенной может существовать целая популяция подобных темных, звездных реликтов, которые до сих пор ускользали от обнаружения.