Astronomen hebben een ongekend hemellichaam ontdekt – genaamd ‘Cloud-9’ – een enorme, donkere en gasrijke wolk die nooit helemaal een sterrenstelsel is geworden. Deze bevinding, gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters en gepresenteerd op de bijeenkomst van de American Astronomical Society, levert krachtig bewijs ter ondersteuning van het leidende kosmologische model van het universum.
Een oerrelikwie
Cloud-9, gelegen op 14 miljoen lichtjaar afstand nabij het spiraalstelsel Messier 94, is een zeldzaam voorbeeld van een halo van donkere materie die niet de kritische massa had die nodig was om ineen te storten tot een volwaardig sterrenstelsel. In tegenstelling tot de meeste halo’s van donkere materie, die onzichtbaar blijven, houdt Cloud-9 voldoende gas vast om via radiowaarnemingen te worden gedetecteerd, wat een belangrijke voorspelling van het Lambda-model voor koude donkere materie (LCDM) bevestigt.
“Deze ‘donkere halo’s’ zouden overvloedig moeten zijn, maar de meeste houden geen waterstofgas vast, waardoor ze onzichtbaar blijven”, legt Deep Anand, de hoofdauteur van het onderzoek, uit.
De ontdekking suggereert dat het universum mogelijk gevuld is met soortgelijke halo’s van donkere materie met een lage massa, zonder sterren, zoals voorspeld door theoretische modellen.
Van radiosignaal naar bevestigde anomalie
Cloud-9 werd drie jaar geleden voor het eerst gedetecteerd met behulp van de Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) in China. Vroege waarnemingen hadden moeite om de aard ervan te bepalen; het zou een zwak dwergstelsel kunnen zijn. Vervolgobservaties met de Advanced Camera for Surveys van de Hubble Space Telescope brachten echter iets veel vreemders aan het licht: een Reionization-Limited HI Cloud (RELHIC), een voorheen theoretisch type object.
De aanwezigheid van neutraal waterstof bevestigde dat Cloud-9 geen typisch sterrenstelsel was, maar een uniek ‘venster naar het donkere universum’.
Het delicate evenwicht tussen massa en zwaartekracht
Analyse toont aan dat Cloud-9 ongeveer een miljoen zonsmassa’s aan gas bevat, onvoldoende om zichzelf bij elkaar te houden zonder extra zwaartekrachtondersteuning. Berekeningen onthullen een component van donkere materie die ongeveer vijf miljard zonsmassa’s weegt, waardoor deze net onder de drempelwaarde voor de kritische massa ligt voor de vorming van sterrenstelsels.
Dit betekent dat de donkere materiecomponent van Cloud-9 groot genoeg is om de wolk intact te houden, maar niet zwaar genoeg om de ineenstorting van een sterrenstelsel te veroorzaken. De wolk bevindt zich ook in thermisch evenwicht met de kosmische ultraviolette (UV) achtergrond, waardoor stervorming wordt voorkomen.
Implicaties voor de kosmologie
Cloud-9 levert fysiek bewijs dat bestaande modellen voor donkere materie en theorieën over de vorming van sterrenstelsels op de goede weg zijn. Ondanks zijn precaire toestand kan de wolk nog steeds voldoende massa verzamelen om een sterrenstelsel te worden, hoewel een dergelijk scenario speculatief is.
De ontdekking van Cloud-9 is uiterst zeldzaam, omdat dergelijke objecten gemakkelijk worden overschaduwd door helderdere hemelbronnen en de neiging hebben te worden geërodeerd door intergalactische krachten. Om in zijn huidige staat te overleven moet Cloud-9 zich langzaam hebben gevormd en relatief geïsoleerd blijven.
Het bestaan van dit ‘mislukte sterrenstelsel’ onderstreept de complexe wisselwerking tussen donkere materie, gasdynamica en kosmische straling in de vroege evolutie van het universum. Toekomstige studies zullen zich richten op het zoeken naar vergelijkbare objecten, hoewel de omstandigheden die nodig zijn voor hun overleving uitzonderlijk specifiek zijn.
