Astronomi so približno 310 milijonov svetlobnih let od Zemlje zaznali velikansko zalogo vodika, ki ji na globokih posnetkih ne ustreza nobena jasno vidna galaksija. Objekt AGC 322753 vsebuje približno dve milijardi Sončevih mas nevtralnega vodika, vendar bi lahko imel vsaj 40-krat manj mase v zvezdah. Znanstveniki ga zato uvrščajo med kandidate za “temno galaksijo”, vendar še ni dokazano, da je res brez zvezd.
Galaksije običajno prepoznamo po svetlobi njihovih zvezd. Vendar je mogoče njihovo snov odkrivati tudi drugače. Nevtralni vodik oddaja značilen radijski signal pri valovni dolžini 21 centimetrov, ki ga lahko zaznamo tudi tam, kjer je vidne svetlobe zelo malo.
Prav s takšnimi opazovanji so astronomi našli AGC 322753. Objekt sta neodvisno zaznala nekdanji radijski teleskop Arecibo v Portoriku in kitajski petstometrski teleskop FAST.
Raziskavo astronomov z avstralske Tehnološke univerze Swinburne so objavili v reviji Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Dva teleskopa sta zaznala enak signal
Raziskovalci so primerjali podatke dveh velikih pregledov neba. Raziskava ALFALFA je z Arecibom iskala signale nevtralnega vodika, pregled FASHI pa podobno delo opravlja s teleskopom FAST.
V obeh zbirkah so našli 13 virov, katerih položaji in radijske lastnosti so se ujemali. Po preverjanju bližnjih galaksij, kakovosti posnetkov in morebitnih vidnih objektov je kot najzanimivejši izstopal AGC 322753.
Arecibo in FAST sta pri njem zaznala signal z enako hitrostjo oddaljevanja in zelo podobno obliko. Ker sta ga različna teleskopa opazila ob različnih časih, lahko raziskovalci izključijo možnost, da je šlo zgolj za lokalno radijsko motnjo.
Oba teleskopa kažeta, da je v objektu za približno dve milijardi Sončevih mas nevtralnega vodika. To je ogromna zaloga plina, iz katerega bi načeloma lahko nastajale nove zvezde.
Radijski signal ima dva izrazita vrhova. Takšna oblika se pogosto pojavi pri vrtečem se disku: plin na eni strani se približuje opazovalcu, na drugi pa se oddaljuje.
To še ni neposreden zemljevid objekta. Teleskopa nista imela dovolj visoke ločljivosti, da bi pokazala obliko in razporeditev plina, zato je vrteči se disk za zdaj verjetna razlaga signala.
Kje so vse zvezde?
Astronomi so območje pregledali na globokih optičnih posnetkih raziskave DESI Legacy Imaging Surveys, vendar na najverjetnejšem položaju niso našli jasnega zvezdnega sistema.
Prazen predel na fotografiji še ne pomeni, da zvezd ni. Galaksija bi lahko bila zelo razpršena, izredno šibka ali deloma skrita za svetlobo zvezd v ospredju.
Raziskovalci so zato na posnetke umetno dodajali galaksije različnih velikosti in svetlosti ter preverjali, katere bi še lahko ostale neopažene.
Na tej podlagi so ocenili, da bi lahko AGC 322753 vseboval največ okoli 50 milijonov Sončevih mas zvezd, ne da bi jih sedanji posnetki zanesljivo razkrili.
Objekt ima glede na to zgornjo mejo najmanj 40-krat več mase v nevtralnem vodiku kot v zvezdah. Lahko je skoraj brez zvezd, vendar lahko v njem obstaja tudi zelo šibka zvezdna populacija pod mejo sedanjih opazovanj.
Kaj pomeni “temna galaksija”?
Izraz temna galaksija ne pomeni preprosto galaksije iz temne snovi in tudi ne objekta, ki bi bil popolnoma neviden pri vseh vrstah svetlobe.
Z njim astronomi opisujejo sistem, v katerem je veliko plina in verjetno tudi temne snovi, vendar zelo malo zvezdne svetlobe. Takšen objekt bi lahko predstavljal galaksijo, v kateri nastajanje zvezd skoraj ni steklo ali pa je bilo iz nekega razloga zatrto.
AGC 322753 je posebej nenavaden zaradi količine vodika. Računalniški modeli sicer napovedujejo obstoj temnih plinskih oblakov v halojih temne snovi, toda povsem brezzvezdni sistemi imajo praviloma veliko manj plina.
AGC 322753 ima več nevtralnega vodika, kot ga sedanji modeli pričakujejo pri popolnoma brezzvezdni galaksiji. Raziskovalci zato menijo, da je verjetneje izredno temna galaksija z majhnim številom še nezaznanih zvezd kot povsem brezzvezdni sistem.
Morda gre za plin, iztrgan drugi galaksiji
Obstaja tudi druga možnost. Plin bi lahko izviral iz običajne galaksije, iz katere so ga med gravitacijskim srečanjem iztrgale druge galaksije.
Takšni plinski repi in oblaki lahko vsebujejo malo zvezd ter so zato na optičnih posnetkih skoraj nevidni. Vendar ima ta razlaga pri AGC 322753 nekaj težav.
Najbližja znana svetla galaksija je v projekciji oddaljena približno 950.000 svetlobnih let. Poleg tega dvojni radijski vrh nakazuje urejeno vrtenje, kar bi bolj ustrezalo samostojnemu disku kot neurejenemu toku iztrganega plina.
Kljub temu možnosti gravitacijsko iztrganega materiala še ni mogoče izključiti.
Potrebne bodo ostrejše radijske slike
Za razjasnitev uganke bodo astronomi potrebovali radijska opazovanja z večjo ločljivostjo. Z njimi bi lahko ugotovili, ali je vodik res razporejen v vrtečem se disku, izmerili njegovo velikost in ocenili skupno maso sistema.
Še globlji optični posnetki bi lahko razkrili izredno šibke zvezde, ki jih dosedanje raziskave niso zaznale.
AGC 322753 zato še ni potrjena temna galaksija. Trenutno je zanesljivo le, da gre za zelo veliko zalogo nevtralnega vodika z nenavadno malo zaznavne zvezdne svetlobe – prav ta neskladnost pa ga dela znanstveno zanimivega.
