Geistergalaxie Cloud 9: Astronomen haben Objekt ohne einen einzigen Stern in 14 Millionen Lichtjahren Entfernung von der Erde festgehalten

Astronomen haben neue Belege für die Existenz eines Objekts vorgelegt, das möglicherweise die erste in der Geschichte bestätigte „sternlose“ Galaxie sein könnte. Es handelt sich um das System Cloud 9, das sich in 14 Millionen Lichtjahren Entfernung von der Erde in der Nähe der Spiralgalaxie Messier 94 (M94) befindet. Laut einer auf dem Preprint-Server arXiv veröffentlichten Studie enthält das Objekt enorme Vorräte an Wasserstoff und Dunkler Materie, strahlt jedoch kein Licht aus — kein einziger Stern wurde in seinem Inneren nachgewiesen. Dies berichtet RBC-Ukraine unter Verweis auf die Ergebnisse von Beobachtungen, die mit der Kamera HiPERCAM am Großen Kanarischen Teleskop und mit Daten des Weltraumteleskops Hubble durchgeführt wurden.

Was ist Cloud 9 und warum wird das Objekt „Geistergalaxie“ genannt

Nach Schätzungen der Astronomen enthält Cloud 9 eine Wolke neutralen Wasserstoffs mit einer Masse von etwa einer Million Sonnenmassen sowie ein Halo aus Dunkler Materie mit einer Masse von rund fünf Millionen Sonnenmassen. Zum Vergleich: Eine typische Zwerggalaxie enthält von einigen Dutzend Millionen bis zu Milliarden Sonnenmassen an Sternsubstanz. Unter normalen Bedingungen dienen solche Wasserstoffvorräte als „Bausteine“ für die Bildung von Sternen — aus ihnen entstehen Leuchtkörper, die den umgebenden Raum beleuchten. Im Fall von Cloud 9 zeigten die Hubble-Beobachtungen jedoch ein vollständiges Fehlen von Sternlicht. Die meisten Objekte im Universum, die vergleichbare Massen an Gas und Dunkler Materie enthalten, hinterlassen eine deutliche Lichtspur. Cloud 9 ist im Wesentlichen im optischen Bereich „unsichtbar“, was zur Metapher der „Geistergalaxie“ führte.

Beobachtungsmethodik: 2,36 Stunden Integration ohne ein einziges Signal

Um die Hypothese der Sternlosigkeit des Objekts zu überprüfen, verwendete ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Ignacio Trujillo vom Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) die Kamera HiPERCAM, die am Großen Kanarischen Teleskop (Gran Telescopio Canarias) — dem größten optischen Teleskop der Welt — installiert ist. Den Wissenschaftlern gelang es, die bisher tiefsten Aufnahmen des Cloud-9-Bereichs zu erhalten. Während 2,36 Stunden kontinuierlicher Signalintegration wurde keine einzige Emission von Sternnatur registriert. Parallel dazu wiesen auch die Daten des Weltraumteleskops Hubble keine Anzeichen einer Sternpopulation innerhalb des Objekts auf. Die Gesamtheit dieser Beobachtungen bildet derzeit das überzeugendste Argument dafür, dass Cloud 9 tatsächlich keine Sterne enthält.

Warum die Sterne nicht aufgingen: die Rolle der Hintergrund-Ultraviolettstrahlung

Kosmologen erklären das Phänomen von Cloud 9 durch den Einfluss der Hintergrund-Ultraviolettstrahlung, die das Universum nach der Ära der Reionisation durchdringt. Nach ihrem Modell kann Gas in kleinen Halos aus Dunkler Materie nicht effektiv abkühlen und kollabieren, um die ersten Sterne zu bilden, da die äußere UV-Strahlung es in einem ionisierten oder teilionisierten Zustand hält. Numerische Simulationen zeigen, dass Halos aus Dunkler Materie mit einer Masse von unter fünf Milliarden Sonnenmassen einen erheblichen Teil der Geschichte des Universums hindurch sternlos bleiben müssen. Cloud 9 mit einer Masse des dunklen Halos von etwa fünf Millionen Sonnenmassen fällt in diesen Bereich, was mit den theoretischen Vorhersagen übereinstimmt.

Widersprüchliche Daten

In den Quellen, die die Entdeckung beleuchten, ist eine Abweichung in der Formulierung des Status des Objekts zu erkennen. In Materialien, die auf den arXiv-Preprint verweisen, wird Cloud 9 als „erste bestätigte sternlose Galaxie in der Geschichte“ dargestellt. In derselben Studie wird jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass der endgültige Status des Objekts durch weitere Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop James Webb (JWST) festgelegt werden muss. Somit handelt es sich zum Zeitpunkt der Veröffentlichung nicht um eine unbedingte Bestätigung, sondern um den stärksten Beleg, der heute vorliegt. Darüber hinaus legen mehrere Publikationen (insbesondere ixbt.com) den Schwerpunkt darauf, dass Cloud 9 die „erste Galaxie aus Dunkler Materie“ sei, und betonen die Dominanz des dunklen Anteils, während andere Quellen (pravda.ru) auf die Möglichkeit eines „versteckten Fehlers“ bei der Interpretation der Daten hinweisen, was auf alternative Erklärungen für das Fehlen der Leuchtkraft hindeuten könnte — beispielsweise auf eine unzureichende Empfindlichkeit der Beobachtungen in bestimmten Bereichen oder auf den Einfluss der benachbarten Galaxie M94. Die unterschiedliche Gewichtung ändert nichts an der Tatsache der Veröffentlichung auf arXiv und der Verwendung der HiPERCAM- und Hubble-Daten, unterstreicht jedoch, dass die Debatte in der wissenschaftlichen Gemeinschaft noch nicht abgeschlossen ist.

Was kommt als Nächstes: die Rolle des Teleskops James Webb

Ein entscheidender Schritt zur Verifizierung werden die Beobachtungen mit dem Infrarot-Weltraumteleskop James Webb sein. JWST verfügt über eine deutlich höhere Empfindlichkeit im Infrarotbereich, was es ermöglichen wird, entweder schwache Sternquellen, die hinter Staubwolken verborgen sind, zu entdecken oder das Fehlen einer Sternpopulation in Cloud 9 endgültig zu bestätigen. Wenn JWST keinen einzigen Sternobjekt innerhalb des Halos nachweist, wird der Status von Cloud 9 als erste bestätigte sternlose Galaxie in der astronomischen Literatur verankert werden. Die Ergebnisse solcher Beobachtungen könnten, so die Erwartungen der Autoren, in den nächsten Monaten vorgestellt werden. Bis zu diesem Zeitpunkt bleibt das Objekt der überzeugendste Kandidat für den Titel „Geistergalaxie“, und seine Erforschung eröffnet ein neues Fenster zum Verständnis, unter welchen Bedingungen Dunkle Materie und Gas im Universum existieren, ohne auch nur einen einzigen Leuchtkörper zu erzeugen.