Телескоп FAST нашёл изолированное облако водорода без звёзд в 3,7 Мпк от нас

Облако находится на расстоянии 3,7 ± 0,4 Мпк. Его масса в нейтральном водороде — (4,8 ± 0,5) × 10^5 масс Солнца, а с учётом гелия масса газа составляет около 6,4 × 10^5 масс Солнца. Динамическая масса оценена примерно в 1,3 × 10^8 масс Солнца, поэтому отношение тёмной материи к обычной — около 200.

Такие объекты в рамках модели Lambda Cold Dark Matter называют Reionization-Limited H i Clouds (RELHIC) — облаками нейтрального водорода, у которых эпоха реионизации ограничила звездообразование. Это гало тёмной материи, которые сохранили первичный газ и так и не образовали звёзд. Либо газ не успел остыть до реионизации, либо его нагрело ультрафиолетовое излучение Вселенной.

Как нашли объект

Облако выделили в обзоре нейтрального водорода FAST (FASHI) и сопоставили с глубокими оптическими снимками DESI Legacy Survey. Звёзд не видно, потому что они не излучают заметно, а нейтральный водород выдаёт себя радиолинией 21 см. Для уточнения FAST трижды наблюдал облако в июле–августе 2026 года. Средний уровень шума в объединённых данных — около 0,6 мЯн на луч.

Облако считают изолированным: в радиусе 1,5° (менее 100 кпк на его расстоянии) нет крупных галактик со скоростью системы меньше 250 км/с. Поиск в базе NASA/IPAC Extragalactic Database не дал оптических аналогов с похожей скоростью. Повторные наблюдения исключили радиопомехи. Облака нет и в двух каталогах кандидатов в тёмные галактики, поэтому оно считается новым. Название J1351+0039 дано по координатам.

Системная скорость облака — 429,0 ± 1,4 км/с, поток — 147 ± 10 мЯн·км/с. Ширина линии на уровне 50% составляет 27,6 ± 2,0 км/с, на уровне 20% — 32,4 ± 3,2 км/с. Форма почти шарообразная: поперечники около 6,4′ и 6,0′ дают отношение осей 0,94, а радиус водородного облака — около 2,8′ (2,9 ± 0,4 кпк).

Почему это тёмная галактика

Поле находится на высокой галактической широте (около +59,8°). Высокая скорость и симметричная форма исключают высокоскоростное облако нашей Галактики. Хвостов, перемычек и массивных соседей рядом нет, поэтому приливное происхождение исключено. От скопления Virgo (около 16,5 Мпк) облако гораздо ближе.

Скорость вращения у облака мала — около 4,2 км/с при градиенте скорости 4,5 км/с на протяжении примерно 6′, а дисперсия скоростей — около 11,6 км/с. Значит, его удерживает скорее внутреннее давление, чем вращение. Без гало тёмной материи, по расчётам, облако рассеялось бы примерно за 2,4 × 10^8 лет.

Температура газа по дисперсии скоростей — около 1,1 × 10^4 К. Это тёплая нейтральная среда в тепловом равновесии с космическим ультрафиолетовым фоном. Авторы делают вывод, что газ никогда не остывал настолько, чтобы образовать звёзды. Слабое вращение для таких объектов не ожидалось, и авторы допускают, что это RELHIC, который постепенно набрал угловой момент.

Что со звёздами и что дальше

На снимках DESI протяжённого свечения нет. Предел поверхностной яркости в полосе g — 28,1 mag arcsec^-2, в полосе r — 27,5, что соответствует верхнему пределу звёздной массы около 1,5 × 10^5 масс Солнца. Для сравнения, у ультраслабой карликовой галактики Leo T масса водорода около 4,1 × 10^5, а звёзд — около 2,0 × 10^5 масс Солнца. На расстоянии 3,7 Мпк подобное звёздное население было бы слишком тусклым для данных DESI.

Поэтому объект остаётся кандидатом: это либо RELHIC, либо ультраслабая галактика. Чтобы проверить наличие отдельных звёзд, нужны более глубокие космические снимки, например телескопов HST или JWST.

Ранее похожие кандидаты — Cloud-9 рядом со спиральной галактикой M94 и два объекта около M51 — находились возле массивных галактик, где возможны приливные и средовые эффекты. Полная изоляция J1351+0039 делает его, как считают авторы, самым чистым и убедительным из известных изолированных кандидатов в RELHIC, пишет arxiv.org.