10.01.26: Forskerne har nå oppdaget en helt ny type objekt: En galakse uten stjerner! Objektet som har fått navnet Cloud-9 gir oss et sjeldent innblikk i en sky som består av 99,9998 % mørk materie. Det faktum at det ikke finnes stjerner i Cloud-9 gir forskerne et unikt vindu inn i de iboende egenskapene til skyer av mørk materie!

av Anne Mette Sannes & Knut Jørgen Røed Ødegaard

Radio-observasjoner gjort med VLT (Very Large Array) viser skyen som har fått navnet Cloud-9. Radiostrålingen er sterkest fra området inne i sirkelen, og det var der forskerne forsøkte å finne stjerner – men de fant ingen! Objektene som synes inne i og rundt ringen, er bakgrunnsobjekter.
Foto: NASA, ESA, VLA, Gagandeep Anand (STScI), Alejandro Benitez-Llambay (University of Milano-Bicocca); Image Processing: Joseph DePasquale (STScI)

Mens amerikanske Vera Rubin arbeidet med galakserotasjon på 1970-tallet oppdaget hun at den synlige massen i galakser ikke var nok til å holde stjernene i bane, det måtte finnes «noe» som gjorde at stjernene ikke ble slynget ut fra galaksene. Rubins studier av galakser har blitt koblet til teorien om såkalt mørk materie som utgjør det meste (ca. 85 %) av materien i Universet.

Vanlig materie utgjør kun 4,9 % av alt som er i Universet, og det er 5,4 ganger mer mørk materie enn synlig materie!
Illustrasjon: NIST

Årsaken til at man kaller dette for mørk materie er utelukkende at forskerne ofte bruker ordet mørk for noe man ikke aner hva er. Denne mørke materien er vanskelig å oppdage siden den ikke oppfører seg som vanlig materie ved at den ikke sender ut lys.

Men forskerne har nå oppdaget et objekt som består av nesten bare mørk materie! Ved hjelp av NASAs Hubble-teleskop har forskerne nå oppdaget en ny type objekt som har fått det artige kallenavnet Cloud-9 (som i daglig tale brukes om en person som er ekstremt lykkelig, eller i syvende himmel «on cloud 9»), men som i dette tilfellet har fått navnet kun ut ifra sin opprinnelse i at det er den 9. skyen som er oppdaget i ytterkanten av spiralgalaksen Messier 94 (M94) som befinner seg i nærheten. Høyoppløselige radioobservasjoner kan tyde på at det er foreligger en fysisk kontakt mellom denne galaksen og Cloud-9.

Avstanden til Cloud-9 og galaksen M94 er 14 millioner lysår – en veldig kort avstand i galakseverdenen.

Bildet viser det stjernetomme området der Cloud-9 befinner seg, 14 millioner lysår unna oss. Foto: NASA, ESA. G. Anand (STScI), and A. Benitez-Llambay (Univ. of Milan-Bicocca); Image processing: J. DePasquale (STScI)

Dette nye objektet er en rest fra tiden da galaksene ble dannet for 12–13 milliarder år siden og inneholder mye gass, men ingen stjerner, noe som gjør det til det første bekreftede objektet av denne typen i Universet. Cloud-9 gir oss et sjeldent innblikk i en mørk materiedominert gass-sky.

Galaksen M94
Foto: ESA/Hubble & NASA

Posisjonen til galaksen M94
Illustrasjon: NASA/ Stellarium

Cloud-9 ble funnet for tre år siden

Objektet omtales som en “RELHIC” – Reionization-Limited H I gass-sky.” “H I” refererer til nøytralt hydrogen, mens “RELHIC” beskriver en opprinnelig sky av hydrogengass fra det tidlige univers – en gammel rest som ikke dannet stjerner. Forskerne har i flere år lett etter bevis for en slik type objekt og Cloud-9 ble faktisk oppdaget for tre år siden, først av Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope (FAST) i Guizhou, Kina og deretter bekreftet både av Green Bank Telescope and the Very Large Array i USA, men det var først da Hubble ble rettet mot skyen og bekreftet at den var stjerneløs at forskerne fant støtte for teorien.

Ifølge Gagandeep Anand ved STScl ble det diskutert om gasskyen var en svak dverggalakse som det ikke var mulig å studere med bakketeleskoper siden teleskopene ikke var tilstrekkelig sensitive til å oppdage stjerner. Men med Hubble ble man for første gang i stand til å slå fast at det faktisk ikke fantes noe der! Ifølge Rachael Beaton (også ved STScL) var oppdagelsen en overraskelse, og han mener det kan finnes flere «forlatte hus» eller «mislykkede galakser» der ute.

5 milliarder solmasser

Riktignok har forskerne i mange år studert denne typen skyer nær Melkeveigalaksen, men disse har vært større og mer irregulære enn Cloud-9 som både er mindre, mer kompakt og bortimot sfærisk. Objektets kjerne består av nøytralt hydrogen, er rundt 4900 lysår i diameter og massen av gassen er omtrent en million solmasser. Dersom gasstrykket samstemmer med tyngdekraften i gass-skyen, vil skyen hovedsakelig bestå av rundt 5 milliarder solmasser med mørk materie.

Stjerner alene kan ikke gi oss det fulle bildet

Cloud-9 er et eksempel på strukturer stjerner ikke er en del av, noe som betyr at man må finne svar uten hjelp av stjerner. Ved å studere gassen og mørk materie kan man få en mer fullstendig forståelse av hva som foregår i slike objekter, noe som ellers ville forblitt ukjent.

Utfordrende å finne

En grunn til at denne type objekter er vanskelig å oppdage er et objekter i nærheten er for lyssterke. En annen grunn er at de også er sårbare for såkalt ram-pressure stripping hvor en galaksehop oppfører seg som en sterk vind når en galakse beveger seg gjennom den og gjør at galaksens egen interstellare gass skrelles abort mens skyen beveger seg gjennom intergalaktisk rom. Slike faktorer kan gjøre det vanskelig å finnet det forventede antallet av denne type objekter.

Kan type Cloud-9 objekter danne galakser i fremtiden?

Det kan tenkes at en slik gass-sky etter hvert kan danne en galakse dersom den tiltrekker seg mer gass selv om man ikke helt vet hvordan dette skal kunnet skje. Dersom gass-skyen hadde vært større enn 5 milliarder solmasser ville den ha kollapset under sin egen vekt, dannet stjerner og blitt en vanlig galakse som er observerbar. Dersom den var mye mindre kunne den kalde gassen ha blitt oppløst og ionisert og det ville ha blitt lite igjen av objektet. Men med den størrelsen kan den også forbli en RELHIC.

Mer innsikt om det tidlige univers og fysikken til mørk materie

Det faktum at det ikke finnes stjerner i Cloud-9 gir forskerne et unikt vindu inn i de iboende egenskapene til gass-skyer av mørk materie, og det forventes at undersøkelser av disse objektene vil gi mer innsikt om det tidlige univers og fysikken til mørk materie.  

MER INFORMASJON

Pressemelding fra NASA

Pressemelding fra ESA

astroevents.no: Hvordan lokalisere mørk materie og finnes galakser av ren mørk materie?

Flere saker om galakser