Un equipo utilizando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha descubierto un nuevo tipo de objeto astronómico: una nube rica en gas, sin estrellas y compuesta de materia oscura, considerada un “relicto” o remanente de la formación temprana de galaxias. Apodada “Cloud-9” (Nube 9), esta es la primera detección confirmada de un objeto de este tipo en el universo, un hallazgo que profundiza la comprensión de la formación de galaxias, el universo temprano y la naturaleza de la materia oscura.

“Esta es la historia de una galaxia fallida”, afirmó Alejandro Benitez-Llambay, investigador principal del programa, de la Universidad Milano-Bicocca en Milán, Italia. “En ciencia, usualmente aprendemos más de los fracasos que de los éxitos. En este caso, el hecho de no ver estrellas es lo que confirma la teoría. Nos indica que hemos encontrado en el universo local un bloque de construcción primordial de una galaxia que aún no se ha formado.”

Los resultados, publicados en The Astrophysical Journal Letters, fueron presentados el lunes en una conferencia de prensa en la 247ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Phoenix.

“Esta nube es una ventana al universo oscuro”, explicó Andrew Fox, miembro del equipo de la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía/Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (AURA/STScI) para la Agencia Espacial Europea. “Sabemos por la teoría que la mayor parte de la masa del universo se espera que sea materia oscura, pero es difícil detectar este material oscuro porque no emite luz. Cloud-9 nos ofrece una visión poco común de una nube dominada por la materia oscura.”

El objeto se denomina Nube H I Limitada por Reionización, o “RELHIC”. El término “H I” se refiere al hidrógeno neutro, y “RELHIC” describe una nube de hidrógeno natal de los primeros días del universo, un fósil remanente que no ha formado estrellas. Durante años, los científicos han buscado evidencia de este objeto teórico fantasma. No fue hasta que dirigieron el Hubble hacia la nube, confirmando que efectivamente no tiene estrellas, que encontraron apoyo a la teoría.

“Antes de usar el Hubble, se podría argumentar que esto es una galaxia enana tenue que no podíamos ver con los telescopios terrestres. Simplemente no tenían la sensibilidad suficiente para descubrir estrellas”, dijo Gagandeep Anand, autor principal del estudio, del STScI. “Pero con la Advanced Camera for Surveys del Hubble, podemos determinar que no hay nada allí.”

El descubrimiento de esta nube relicto fue una sorpresa. “Entre nuestros vecinos galácticos, podría haber algunas casas abandonadas por ahí”, comentó Rachael Beaton, del STScI, quien también forma parte del equipo de investigación.

Los astrónomos creen que las RELHIC son nubes de materia oscura que no pudieron acumular suficiente gas para formar estrellas. Representan una ventana a las primeras etapas de la formación de galaxias. Cloud-9 sugiere la existencia de muchas otras estructuras pequeñas dominadas por la materia oscura en el universo, otras galaxias fallidas. Este descubrimiento proporciona nuevos conocimientos sobre los componentes oscuros del universo que son difíciles de estudiar a través de observaciones tradicionales, que se centran en objetos brillantes como estrellas y galaxias.

Los científicos han estudiado nubes de hidrógeno cerca de la Vía Láctea durante muchos años, pero estas nubes tienden a ser mucho más grandes e irregulares que Cloud-9. En comparación con otras nubes de hidrógeno observadas, Cloud-9 es más pequeña, más compacta y altamente esférica, lo que la hace muy diferente a las demás.

El núcleo de este objeto está compuesto por hidrógeno neutro y tiene un diámetro de aproximadamente 4.900 años luz. Los investigadores midieron el gas hidrógeno en Cloud-9 mediante las ondas de radio que emite, midiendo aproximadamente un millón de veces la masa del Sol. Asumiendo que la presión del gas está equilibrando la gravedad de la nube de materia oscura, lo que parece ser el caso, los investigadores calcularon que la materia oscura de Cloud-9 debe ser de aproximadamente cinco mil millones de masas solares.

Cloud-9 es un ejemplo de estructuras y misterios que no involucran estrellas. Simplemente observar las estrellas no proporciona la imagen completa. Estudiar el gas y la materia oscura ayuda a proporcionar una comprensión más completa de lo que está sucediendo en estos sistemas que de otro modo serían desconocidos.

Observacionalmente, identificar estas galaxias fallidas es un desafío porque los objetos cercanos las eclipsan. Estos sistemas también son vulnerables a efectos ambientales como el stripping por presión de ariete, que puede eliminar el gas a medida que la nube se mueve a través del espacio intergaláctico. Estos factores reducen aún más su número esperado.

El relicto sin estrellas fue descubierto hace tres años como parte de una encuesta de radio del Telescopio de Apertura Esférica de 500 metros (FAST) en Guizhou, China, un hallazgo que luego fue confirmado por las instalaciones del Green Bank Telescope y el Very Large Array en los Estados Unidos. Pero solo con el Hubble los investigadores pudieron determinar definitivamente que la galaxia fallida no contiene estrellas.

Cloud-9 fue simplemente nombrada secuencialmente, habiendo sido la novena nube de gas identificada en las afueras de una galaxia espiral cercana, Messier 94 (M94). La nube está cerca de M94 y parece tener una asociación física con la galaxia. Los datos de radio de alta resolución muestran ligeras distorsiones del gas, posiblemente indicando una interacción entre la nube y la galaxia.

La nube podría eventualmente formar una galaxia en el futuro, siempre y cuando crezca más masiva, aunque cómo ocurriría esto es especulación. Si fuera mucho más grande, digamos, más de 5 mil millones de veces la masa de nuestro Sol, colapsaría, formaría estrellas y se convertiría en una galaxia que no diferiría de ninguna otra galaxia que vemos. Si fuera mucho más pequeña que eso, el gas podría dispersarse y ionizarse y no quedaría mucho. Pero está en un punto óptimo donde podría permanecer como una RELHIC.

La falta de estrellas en este objeto proporciona una ventana única a las propiedades intrínsecas de las nubes de materia oscura. La rareza de estos objetos y el potencial de futuras encuestas se espera que mejoren el descubrimiento de más de estas “galaxias fallidas” o “relictos”, lo que resultará en conocimientos sobre el universo temprano y la física de la materia oscura.

El Telescopio Espacial Hubble ha estado en funcionamiento durante más de tres décadas y continúa realizando descubrimientos innovadores que dan forma a nuestra comprensión fundamental del universo. El Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, gestiona el telescopio y las operaciones de la misión. Lockheed Martin Space, con sede en Denver, también apoya las operaciones de la misión en Goddard. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial en Baltimore, operado por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble para la NASA.