В космосе наблюдают облако водорода массой с целую галактику, но в нем нет или почти нет звезд. При этом, по оценкам, объект возник на самых ранних этапах эволюции Вселенной. Ученые задались вопросом, почему все это вещество за долгие миллиарды лет так и не пригодилось для формирования хотя бы карликовой галактики. Они пришли к выводу, что этого не позволила темная материя.
В Млечном Пути сотни миллиардов звезд. По оценкам, вместе с межзвездным газом диск нашей галактики содержит в себе ориентировочно 66 миллиардов солнечных масс. Астрофизики уверены, что гравитации этого вещества даже вкупе с черными дырами слишком мало для «скрепления» галактической конструкции. По расчетам, для этого на самом деле требуется примерно триллион или даже два триллиона масс Солнца. Иными словами, Млечный Путь давно распался бы, если бы гравитация чего-то гораздо более «тяжелого» не удерживала галактический диск.
Это привело исследователей Вселенной к пониманию присутствия в ней того, что принято называть темной материей. По современным представлениям, практически каждая галактика заключена в гигантскую невидимую сферу этого гипотетического вещества — гало темной материи. Более того, только благодаря этому галактики возникли как таковые: они формировались из водорода, который повсеместно образовался вскоре после Большого взрыва и скапливался внутри сгустков предполагаемого темного вещества.
Космологи подозревают, что эти сгустки были самыми разнообразными по массе и далеко не всегда внушительными. Значит, не в каждой «раковине» темной материи должна была появиться «жемчужина» — галактика. До сих пор это было лишь теоретическим предположением, но недавние наблюдения с помощью телескопа «Хаббл» привели астрофизиков к выводу, что им впервые удалось найти реальную «не родившуюся» галактику. Команда ученых из США, Канады и Италии рассказала об этом в недавней статье для издания The Astrophysical Journal Letters.
Их внимание привлек очень тусклый, но массивный объект возле спиральной галактики Мессье 94, расположенной в 14 миллионах световых лет от нас. Его «поведение» позволяет предполагать гравитационную связь с этой галактикой, то есть это может быть ее своеобразный спутник.
Объект обнаружили в 2023 году с помощью расположенной в Китае обсерватории FAST, а затем наблюдали через еще несколько наземных телескопов. Его диаметр оценили примерно в четыре с половиной тысячи световых лет, а массу — примерно в миллион Солнц. В целом объект выглядит как газовое облако, а по спектру света установили, что состоит он из водорода. Однако обычные межгалактические водородные облака настолько крупными и массивными не бывают.
Поэтому астрофизики тогда сочли, что это карликовая галактика. Правда, звезд в ней не прослеживалось, но это приняли за проблему наблюдений с помощью наземных инструментов — им мешает атмосфера. Однако теперь космический телескоп «Хаббл» помог окончательно удостовериться: звезд там действительно нет, или их ничтожно мало.
Таким образом, это водородное скопление галактических масштабов, очень похожее на то, что давно искали — галактику, которая «не состоялась». Облако получило прозвище Cloud-9. Астрофизики не пояснили его смысл, но в английском языке есть известная идиома «to be on cloud nine» — «быть на седьмом небе». Так что можно предположить, что такой игрой слов астрофизики выразили восторг от совершенного открытия.
Предположительно, облако находится внутри гало темной материи массой около пяти миллиардов Солнц: без такого «кокона» гравитация галактики М94 разорвала бы его. По версии исследователей, этого хватило для удержания наблюдаемого газа, но оказалось недостаточно для возникновения галактики.
Ученые объяснили, что поначалу в Cloud-9 могли начать формироваться звезды, но уже примерно через 550 миллионов лет после Большого взрыва началась эпоха реионизации — возникавшие повсюду галактики начали активно испускать ультрафиолетовое излучение. Оно должно было нагревать, а значит, расширять газовое облако и тем самым мешать звездообразованию.