Astronomer har upptäckt ett märkligt objekt – ett stort moln av vätgas som helt saknar stjärnor och hålls samman av mörk materia. Upptäckten, som gjorts med observationer med Hubbleteleskopet och radioteleskop på jorden, kan ge en efterlängtad inblick i hur galaxer bildas – och varför vissa aldrig började lysa.
– Existensen av sådana här objekt har förutspåtts teoretiskt under lång tid, men de har aldrig tidigare observerats, säger Santi Roca Fabrega, forskare vid Lunds universitet, som studerar hur galaxer bildas.
I studien, som publicerats i The Astrophysical Journal Letters, presenterar forskarna den första upptäckten av ett helt stjärnlöst moln, som fått namnet Cloud-9. Den ligger hela 14 miljoner ljusår bort och består av kall vätgas utspridd över flera tusen ljusår. Liknande gasmoln har observerats tidigare, men nu har forskarna kunnat visa att Cloud-9 inte har några stjärnor alls – den första i sitt slag.
– De kallas ibland för “misslyckade galaxer”. Det är alltså en struktur som tidigt hade alla nödvändiga ingredienser för att börja bilda stjärnor och därmed bli en galax, men att den aldrig gjorde det.
Galaxer tros bildas när mörk materia ansamlas i rymden. Den mörka materian drar åt sig gas, som kan bli tillräckligt tät för att fusion ska kunna starta, och stjärnor tändas. Men Santi Roca Fabrega förklarar att det finns processer i universum som kan hindra gasen från att nå dessa förhållanden.
– Exempelvis om det finns yttre värmekällor, som närliggande stjärnor, eller till och med strålning kopplad till den kosmiska bakgrundsstrålningen, kan det motverka att gasen svalnar och dras samman, säger Santi Roca Fabrega.
Bildkälla: NASA, ESA, VLA, Gagandeep Anand (STScI), Alejandro Benitez-Llambay (University of Milano-Bicocca); Joseph DePasquale (STScI)
Att små gasmoln utan stjärnor som Cloud-9 existerar ger astronomerna ledtrådar om värmestrålningen i det tidiga universum, och är en användbar fossil från galaxers barndom.
– Att sådana här objekt existerar är ytterligare ett bevis för att galaxbildning inleds med att gravitationsbrunnar av mörk materia bildas, säger Santi Roca Fabrega.
Men hur upptäcker man något som inte lyser av stjärnor? Genom Hubbleteleskopet såg man att området vid Cloud-9 inte har några stjärnor, men vad om den mörka materian? Eftersom mörk materia inte sänder ut något ljus alls måste astronomerna i stället spåra den vanliga materien i molnet, alltså vätgasen. Den har observerats med radioteleskopet VLA i USA. Genom att mäta hur gasen rör sig kunde forskarna visa att molnet hålls samman av betydligt mer massa än vad gasen själv bidrar med – ett indirekt men starkt tecken på en omfattande mängd mörk materia.
– Egenskaper om hur tät gasen är kan ge ledtrådar om mörk materiens natur. Genom gasens fördelning kan man nämligen dra slutsatser om hur den mörka materien är fördelad, och just denna fördelning beror starkt på vilken typ av mörk materia det är, förklarar han.
Santi Roca Fabrega är en av grundarna till Esas framtida rymdteleskop Arrakhis, som ska kartlägga strukturer runt galaxer för att förstå mörk materia. Arrakhis väntas bli ett viktigt verktyg för att eventuellt hitta fler misslyckade galaxer från universums barndom.
– Arrakhis kommer att leta efter extremt ljussvaga objekt som ändå innehåller stjärnor och därför avger ett visst ljus. Objekt av Cloud-9-typ saknar däremot stjärnor helt, och upptäcks alltså bäst med kombinationen av radio- och optiska teleskop, som i den aktuella studien.
