Hubble bestätigt Existenz von RELHIC: Ein Relikt-Gaswolke, dominiert von Dunkler Materie

Astronomen haben die Existenz eines beispiellosen kosmischen Gebildes bestätigt: einer wasserstoffreichen Gaswolke, die völlig frei von Sternen ist und deren Struktur maßgeblich von Dunkler Materie bestimmt wird. Dieses Objekt, informell als „Cloud-9“ bezeichnet, stellt den ersten gesicherten Nachweis eines sogenannten „Reionisationsbegrenzten H I-Wolke“ (RELHIC) im Universum dar. Die bahnbrechende Entdeckung, die detailliert im Fachjournal The Astrophysical Journal Letters publiziert wurde, gelang durch die akribische Analyse von Daten, die das Weltraumteleskop Hubble (NASA/ESA) bereitstellte.

Cloud-9 befindet sich in unmittelbarer Nachbarschaft zur Spiralgalaxie Messier 94 (M94), in einer Entfernung von etwa 14,3 Millionen Lichtjahren zur Erde. Die erste Sichtung dieses Phänomens erfolgte im Jahr 2023 während einer Radio-Durchmusterung, durchgeführt mit dem Fünfhundert-Meter-Teleskop (FAST) in China. Nachfolgende Beobachtungen, die mit dem Green-Bank-Teleskop sowie dem Very Large Array (VLA) in den Vereinigten Staaten durchgeführt wurden, lieferten die notwendige Bestätigung der charakteristischen Radiosignatur. Der endgültige Beweis für die Sterilität der Wolke wurde mithilfe des Instruments Advanced Camera for Surveys (ACS) an Bord des Hubble-Teleskops erbracht, wodurch der Status dieses Objekts als ein Relikt, das den Prozess der Sternentstehung nie einleiten konnte, zementiert wurde.

Die quantitativen Eckdaten dieses Himmelskörpers sind bemerkenswert. Der Kern aus neutralem Wasserstoff weist einen Durchmesser von ungefähr 4900 Lichtjahren auf, und die Masse des reinen Wasserstoffgases wird auf etwa eine Million Sonnenmassen geschätzt. Dennoch zeigen Berechnungen, die auf dem Gleichgewicht zwischen dem Gasdruck und der Gravitation der Dunklen Materie basieren, dass die Gesamtmasse von Cloud-9 gigantische 5 Milliarden Sonnenmassen erreicht. Dies unterstreicht die überwältigende Dominanz der Dunklen Materie in diesem System. Zu den Forschern, die an dieser wegweisenden Studie beteiligt waren, zählen unter anderem Gagandeep Anand (STScI), Rachel Beaton (STScI) und Alejandro Benítez-Llambay von der Universität Mailand-Bicocca.

Die zentrale wissenschaftliche Fragestellung dreht sich darum, warum dieses Objekt, das theoretisch über ausreichend Gas für die Zündung von Sternen verfügte, dennoch sternenlos geblieben ist. Die Wissenschaftler interpretieren Cloud-9 als ein äußerst seltenes „Fenster in die dunkle Seite des Universums“ und als ein Paradebeispiel einer „gescheiterten Galaxie“. Alejandro Benítez-Llambay betonte, dass das Fehlen von Sternen die Theorie untermauere, indem es einen „ursprünglichen Baustein einer Galaxie demonstriert, der sich nicht entwickelt hat.“ Diese empirische Evidenz stützt das kosmologische ΛCDM-Modell (Lambda-CDM), welches die Existenz solcher sternenleerer Halos aus Dunkler Materie auf subgalaktischen Skalen vorhersagt.

Die Relevanz dieser Entdeckung für die Astrophysik ist immens, da sie Forschern eine einmalige Gelegenheit bietet, die Struktur der Dunklen Materie direkt zu untersuchen, ohne die störenden Rückkopplungseffekte von Sternen. Cloud-9 unterscheidet sich von anderen bekannten Wasserstoffwolken durch seine bemerkenswerte Kompaktheit und sphärische Form, was auf eine hohe dynamische Stabilität hindeutet und es als ein zusammenhängendes Gebilde und nicht als bloßen Trümmerhaufen klassifiziert. Die Möglichkeit, die Materie-dominierte Struktur über ihre Komponente aus neutralem Wasserstoff zu sondieren, eröffnet eine neue Methodik für die Physik der Dunklen Materie, wie Andrew Fox vom AURA/STScI hervorhob.