Cloud N a Cloud S obsahují každý přibližně 10^6,5 hmotnosti Slunce v neutrálním vodíku, tedy několik milionů Sluncí plynu. Ve velmi hlubokých optických datech ale nemají přesvědčivý hvězdný protějšek.
Mohlo by jít o obyčejný plyn vytržený během gravitačního souboje galaxií. Existuje však lákavější možnost: malá hala temné hmoty z raného vesmíru, která si udržela plyn, ale téměř nikdy nezačala vyrábět hvězdy.
FAST nehledá hvězdy. Poslouchá vodík
Neutrální atomární vodík vysílá charakteristické rádiové záření na vlnové délce přibližně 21 centimetrů. Radioteleskopy proto mohou objevit rozsáhlé zásoby plynu i na místech, která jsou v optických snímcích prakticky temná.
Právě to udělal čínský Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, známý jako FAST.
V hlubokých datech systému M51 vědci našli několik oblaků vodíku. Po porovnání s optickými přehlídkami zůstaly dva zvlášť zajímavé: Cloud N a Cloud S, vzdálené v projekci asi 70 až 90 kiloparseků od středu M51.
Oba mají rychlostní rozptyl kolem 20 kilometrů za sekundu a ani u jednoho se nepodařilo najít běžnou hvězdnou populaci. Horní limit jejich celkové hvězdné svítivosti je přibližně 100 tisíc svítivostí Slunce. To je ve srovnání s množstvím plynu opravdu málo.
Možná jde o galaxie, kterým vesmír nedovolil vzniknout
Nejzajímavější interpretace používá zkratku RELHIC – reionization-limited H I cloud.
V raném vesmíru vznikala malá hala temné hmoty, do nichž padal běžný plyn. Jenže po vzniku prvních generací hvězd a galaxií prošel vesmír obdobím reionizace. Ultrafialové záření zahřívalo mezihvězdný a mezigalaktický plyn a velmi malým gravitačním strukturám výrazně ztížilo jeho ochlazování a další akreci.
Některá nízkohmotná hala tak mohla zůstat v podivném mezistavu. Mají temnou hmotu. Mají trochu neutrálního vodíku. Ale nikdy se v nich nerozběhla významná tvorba hvězd. Právě takový objekt by byl téměř fosilií velmi raného vesmíru.
Model temné hmoty na oba mraky sedí překvapivě dobře
Autoři modelovali Cloud N a Cloud S jako plynové struktury v hydrostatické rovnováze uvnitř hal temné hmoty.
Naměřené profily vodíku jsou s modely RELHICů kompatibilní a nejlepší odhad odpovídá halům o hmotnosti zhruba 3,7 miliardy Sluncí. To je mnohonásobně více než hmotnost samotného detekovaného neutrálního plynu.
Pokud by interpretace byla správná, většinu hmotnosti těchto objektů bychom vůbec neviděli.
Právě tím jsou RELHICy zajímavé i pro kosmologii. Modely struktury vesmíru předpovídají mnohem více malých hal temné hmoty, než kolik známe viditelných trpasličích galaxií. Část z nich by možná nikdy nemusela vytvořit dost hvězd na to, aby se stala běžnou galaxií.
Jenže M51 je přesně to místo, kde vzniká velmi nepříjemná alternativa
Vířivá galaxie M51 není ve vesmíru izolovaný pokojný ostrov.
Je v intenzivní gravitační interakci se svou menší průvodní galaxií NGC 5195. Okolí podobných systémů může být plné plynných struktur, které byly z galaxií vytrženy slapovými silami.
A proto může být vysvětlení Cloud N a Cloud S mnohem méně exotické. Mohou být jednoduše slapovými troskami.
Autoři sami tuto možnost berou vážně. FAST navíc oba objekty prostorově nerozlišuje dostatečně podrobně a Cloud N možná vykazuje vnitřní rychlostní gradient, který může být pro rozlišení původu důležitý.
Rozhodnout může ostřejší rádiový pohled
Budoucí interferometrická pozorování by měla ukázat detailní tvar a vnitřní pohyb plynu. Pokud se objeví dlouhá vlákna nebo kinematické propojení s M51, bude silnější scénář slapových trosek.
Pokud naopak oba objekty vypadají jako kompaktní samostatné struktury s dynamikou odpovídající vlastní gravitační jámě, možnost halo temné hmoty výrazně zesílí.
Zatím tedy víme pouze to, co radioteleskop skutečně vidí: u M51 existují dva izolovaně působící mraky s miliony Sluncí neutrálního vodíku a bez detekovatelné normální galaxie. Možná jsme našli dva kusy materiálu vytržené při kosmické srážce.
A možná se díváme na něco mnohem staršího – na dvě malé gravitační struktury, které přežily téměř celý věk vesmíru, aniž by se jim podařilo pořádně rozsvítit.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Astronomy & Astrophysics – A RELHIC twin candidate near the galaxy M51 [2], arXiv – A RELHIC twin candidate near the galaxy M51 [3]
