Čínský radioteleskop FAST objevil možnou izolovanou tmavou galaxii bez hvězd

Mezinárodní tým astronomů objevil pomocí čínského radioteleskopu FAST kompaktní oblak neutrálního vodíku, který neobsahuje žádné viditelné hvězdy ani galaxii. Nález, zveřejněný 24. září na serveru arXiv, vzbudil pozornost odborné veřejnosti, protože objekt splňuje podmínky pro to, aby mohl být označen za izolovanou takzvanou „tmavou galaxii“ – tedy útvar tvořený převážně temnou hmotou a plynem, bez výraznější populace hvězd.

FAST, celým názvem Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope, je největší radioteleskop na světě a disponuje citlivostí, díky níž dokáže zachytit i velmi slabé signály vysílané neutrálním vodíkem na vlnové délce 21 centimetrů. Právě tato technika umožnila vědcům detekovat plynný oblak, který by jiným přístrojům pravděpodobně unikl. Podle zveřejněných údajů objekt obsahuje téměř 500 000násobek hmotnosti Slunce v neutrálním vodíku, což z něj činí poměrně hmotné těleso, přestože postrádá jakoukoli optickou protějšek pozorovatelnou v běžném viditelném světle.

Absence hvězd je tím, co na objektu astronomy nejvíce zaujalo. Běžné galaxie vznikají a vyvíjejí se právě díky gravitačnímu stahování plynu, z něhož se následně rodí hvězdy. Pokud se v daném oblaku hvězdy netvoří, může to podle vědců souviset buď s nedostatečnou hustotou plynu potřebnou ke spuštění hvězdotvorných procesů, nebo s přítomností temné hmoty, jejíž gravitační vliv dokáže plyn udržet pohromadě, aniž by došlo ke kolapsu do hvězd.

Teoreticky se o existenci „tmavých galaxií“ spekuluje už několik desetiletí, prakticky se je však daří potvrzovat jen velmi obtížně. Důvodem je právě to, že bez hvězd takové objekty nevyzařují světlo, které by je prozradilo prostřednictvím klasických optických dalekohledů. Jedinou stopou tak zůstává záření neutrálního vodíku, jehož detekce vyžaduje citlivé radioteleskopy, jakým je právě FAST.

Nově objevený oblak se nachází izolovaně, tedy mimo zjevnou souvislost s jinými galaxiemi či kupami galaxií, což zvyšuje pravděpodobnost, že nejde o pouhý zbytek plynu vyvržený při interakci dvou galaxií, ale o samostatný útvar. Astronomové nicméně zdůrazňují, že je třeba dalšího pozorování, než bude možné s jistotou potvrdit, že se skutečně jedná o tmavou galaxii v pravém slova smyslu. Mezi alternativní vysvětlení patří možnost, že jde o plynový oblak vyvržený z galaxie během gravitační interakce, případně o pozůstatek po srážce galaxií, který si zachoval vodík, ale ztratil svou hvězdnou populaci.

Pro ověření povahy objektu budou vědci pravděpodobně potřebovat doplňková pozorování v jiných vlnových délkách, včetně hledání případné slabé stopy po hvězdách, která by mohla uniknout prvotní analýze. Důležitá bude také analýza rozložení a pohybu plynu uvnitř oblaku, jež může napovědět, zda je struktura gravitačně stabilní a zda vykazuje znaky přítomnosti temné hmoty.

Objev zapadá do dlouhodobého výzkumného programu, v jehož rámci FAST mapuje oblohu s cílem nalézt právě podobné slabé a dosud nepozorované zdroje neutrálního vodíku. Teleskop díky svému obřímu reflektoru o průměru pět set metrů dokáže zachytit signály, které by menší přístroje nerozeznaly od šumu. Od uvedení do provozu v minulém desetiletí přispěl FAST k řadě objevů v oblasti pulsarů i galaktického plynu, a nynější nález tmavé galaxie by mohl patřit mezi jeho významnější výsledky.

Pokud se v budoucnu podaří existenci podobných objektů potvrdit na větším vzorku, mohlo by to mít dopad na chápání procesu vzniku galaxií a role temné hmoty při jejich formování. Tmavé galaxie jsou totiž podle teoretických modelů považovány za možné přechodné stadium ve vývoji galaxií, případně za pozůstatky nedokončeného procesu vzniku hvězd. Potvrzení jejich existence by tak mohlo doplnit chybějící článek v modelech kosmologického vývoje struktur ve vesmíru.

Vědci plánují v nejbližší době zveřejnit podrobnější analýzu dat, včetně přesnějšího určení vzdálenosti objektu a jeho možného vztahu k okolním strukturám ve vesmíru.