En el meu darrer article us parlava sobre la matèria fosca i un descobriment que podria començar a posar llum sobre la seva naturalesa. La matèria fosca és imprescindible per explicar l’Univers que observem avui en dia, i en particular la formació de les estructures més grans com són els cúmuls de galàxies i les galàxies que s’hi troben per centenars de milers de milions.
Segons la teoria de formació d’estructures més acceptada actualment, aquestes es van començar a formar uns 300.000 anys després del Big Bang, quan l’Univers s’havia refredat prou perquè es formessin els primers àtoms de gas Hidrogen neutre, HI, fets d’un protó i un electró. Aquest gas primordial, que en principi estava distribuït de manera més o menys uniforme en tot l’univers, va començar a ser atret per la força gravitacional que exercien zones de més alta densitat de matèria fosca, que actuaven com una mena de pous gravitacionals. En els més profunds, on hi havia prou matèria fosca, es va arribar a acumular prou quantitat de gas perquè aquest comences a col·lapsar sota la força de la seva pròpia gravetat i arribés a la massa crítica per iniciar reaccions de fusió i formar estels per milions, constituint les primeres proto-galàxies. Però la teoria també ens diu que hi hauria d’haver molts més d’aquests pous, menys profunds, però amb la suficient quantitat de matèria fosca per atrapar quantitats substancials de gas HI primordial, sense que arribessin a la quantitat necessària per formar estels.
La recerca d’aquestes agrupacions o núvols d’Hidrogen neutre primordial, anomenades RELHICs en anglès, sense estels i dominades per la matèria fosca, han estat intenses des de fa molts anys, però havien resultat infructuoses fins ara. Un dels millors candidats va ser descobert fa tres anys, com a part d'un estudi de ràdio realitzat pel Telescopi Esfèric d'Obertura de Cinc-cents Metres (FAST) a Guizhou, Xina, una troballa confirmada posteriorment pel Telescopi Green Bank i les instal·lacions de Very Large Array als Estats Units. Els radiotelescopis són capaços de detectar l’emissió a la freqüència de 21 cm, corresponen a una de les transicions quàntiques de l’Hidrogen neutre.
"Aquesta baula perduda de la formació de galàxies és una confirmació directa que els models teòrics van pel bon camí".
Aquest candidat es troba als afores d'una galàxia espiral propera, Messier 94 (M94), situada a unes 14 milions d’anys llum de nosaltres. Es tracta del novè núvol identificat al voltant d’aquesta galàxia, d’aquí que va ser batejat com a Cloud-9. El núvol sembla tenir una associació física amb la galàxia, però és més petit, compacte i altament esfèric que els altres i doncs apareix ben diferent de la resta. El nucli d'aquest objecte té uns 4.900 anys llum de diàmetre i es calcula que conté aproximadament un milió de vegades la massa del Sol en Hidrogen neutre. Si suposem que el núvol és estable, això vol dir s’ha d’equilibrar la pressió del gas que empeny el gas a escampar-se amb la gravetat de la matèria fosca que el manté compactat. Si aquest és el cas, la matèria fosca que cal per mantenir el Cloud-9 com l’observem ha de ser equivalent a uns 5.000 milions de masses solars.
Totes aquestes característiques el feien ja un candidat ideal a ser un RELHIC, però calia confirmar que efectivament no hi ha estels dins del Cloud-9. Per a fer-ho, un grup d’investigadors va utilitzar l’Advanced Camera for Surveys instal·lada en telescopi espacial Hubble a fi d’observar el nombre d’estels que podien detectar en el Cloud-9. El resultat de l’estudi, publicat fa uns dies al Astrophisical Journal Letters i presentat en el darrer congrés de l’American Astronomical Society que va tenir lloc a Phoenix del 4 al 8 de gener, no deixen lloc a dubtes: En el Cloud-9 no hi ha estels amb una certesa del 99,5%.
Estem doncs davant del que sembla ser el primer RELHIC detectat, però segurament no és l’únic. La detecció d’aquests objectes no és senzilla, però ara que sabem com buscar-los, combinant radioastronomia i els telescopis espacials més sensibles, i on buscar-los, a les proximitats de galàxies ben formades, només és qüestió de temps que en troben més. Aquesta baula perduda de la formació de galàxies és una confirmació directa que els models teòrics van pel bon camí. Prediuen que hi ha una massa mínima crítica per sota de la qual els halos de matèria fosca no acumulen gas suficient per formar estrelles després de la re-ionització de l'univers i el Cloud-9 just sota aquest llindar, ofereix una confirmació directa d'aquesta frontera teòrica.
La seva existència ajuda també a resoldre un dels problemes majors que semblaven tenir els models teòrics, ja que prediuen molts més halos de matèria fosca que galàxies visibles. Aquest objecte és probablement una de les primeres proves directes d’una població que ha estat oculta fins ara. Cloud-9 ens ajudarà a ajustar els models i a definir on acaben els núvols foscos i on comencen les galàxies encara que siguin molt tènues. Si les futures observacions confirmen més RELHICs, estarem davant tota una nova categoria d'objectes còsmics que obriran una nova finestra d’estudi i ens ajudaran a entendre millor la natura de la matèria fosca i la del nostre univers en conjunt.