Astrónomos detectan una nube cósmica que podría ser una galaxia fallida hecha de materia oscura y gas invisible

Un hallazgo reciente ha captado la atención de la comunidad científica: una nube compacta de gas, sin señales de estrellas, que podría representar una galaxia que nunca llegó a formarse del todo. Esta estructura, bautizada como Cloud-9, fue detectada en las proximidades de la galaxia espiral M94 y ha sido identificada como el candidato más sólido hasta ahora a lo que los astrónomos llaman una RELHIC: una nube de hidrógeno neutro limitada por la reionización, carente de estrellas y sostenida por materia oscura.

El estudio, liderado por Gagandeep Anand y su equipo del Space Telescope Science Institute, y publicado en The Astrophysical Journal Letters, aporta evidencias observacionales profundas gracias al telescopio Hubble. Sus conclusiones apoyan una predicción clave del modelo cosmológico actual: la existencia de halos de materia oscura que, aunque tienen gas, nunca superan el umbral necesario para iniciar la formación estelar. Cloud-9 se presenta así como un laboratorio natural para entender los límites del nacimiento de las galaxias.

Un objeto inusual en las cercanías de M94

Cloud-9 fue detectado inicialmente gracias al telescopio FAST, que es capaz de observar una señal muy tenue emitida por el hidrógeno neutro: un tipo de radiación que tiene una longitud de onda de 21 centímetros. Esta señal es fundamental en astronomía porque permite rastrear grandes nubes de gas en el espacio, incluso si no brillan como las estrellas. Cloud-9 está ubicado a unos 4,4 millones de parsecs de la Tierra y comparte la misma velocidad de recesión que la galaxia M94, lo que indica que ambas estructuras se encuentran realmente cerca en el espacio, no solo alineadas por casualidad. Las observaciones revelaron que se trata de una nube compacta, esférica y fría, sin signos de rotación.

Las características de Cloud-9 encajaban con las predicciones teóricas de un tipo particular de estructura cósmica: los RELHICs. Estos objetos se postulan como halos de materia oscura que conservan gas neutro pero no han generado estrellas, debido a las condiciones del fondo de radiación ultravioleta que domina el universo desde la época de la reionización. Según el paper, “Cloud-9 es frío desde el punto de vista dinámico (W50 = 12 km/s), no rota y es relativamente masivo, con una masa de hidrógeno neutro de ∼10⁶ masas solares”.

Una búsqueda cuidadosa de estrellas que nunca aparecieron

Para comprobar si Cloud-9 contenía alguna población estelar oculta, el equipo utilizó imágenes profundas del telescopio espacial Hubble. Se aplicaron técnicas de fotometría de alta precisión, y se compararon los resultados con simulaciones de galaxias enanas hipotéticas, con masas estelares decrecientes hasta llegar a 10³ masas solares. El resultado fue claro: no se detectó ninguna estructura estelar asociada al gas.

Los autores explican que incluso un cúmulo estelar muy tenue, similar a la pequeña galaxia Leo T, habría producido estrellas visibles en las imágenes. Pero, tal como afirman en el artículo, “una contraparte estelar de unas 10⁴ masas solares puede descartarse con un nivel de confianza del 99,5 %” . Es decir, si existieran estrellas en Cloud-9, serían tan escasas que apenas sumarían unas pocas centenas, y ni siquiera eso parece probable.

Este resultado es clave porque descarta la posibilidad de que Cloud-9 sea una galaxia tenue o incompleta, como se había sospechado en casos similares. El equipo pudo establecer un límite superior de masa estelar para el objeto: 10³.⁵ masas solares. Cualquier cantidad mayor habría dejado una huella detectable en los datos del Hubble, lo que refuerza la hipótesis de un objeto dominado por materia oscura, sin formación estelar pasada ni presente.

¿Qué hace tan especial a Cloud-9?

Aunque no es el primer candidato a RELHIC, Cloud-9 es el más completo y convincente hasta ahora. Tiene todas las características esperadas: gas frío, sin rotación, sin estrellas, y una ubicación coherente con una estructura aislada. Además, la masa necesaria para mantener ese gas en equilibrio con la presión del medio es de unos 5.000 millones de masas solares, lo que implica una importante presencia de materia oscura. El estudio lo resume así: “Nuestros resultados hacen de Cloud-9 el principal candidato RELHIC entre todas las nubes compactas de H I conocidas” .

En comparación, otros objetos similares como FAST J0139+4328 mostraban indicios de rotación o contenían algunas estrellas, lo que los alejaba del perfil esperado para un RELHIC puro. Cloud-9, por el contrario, parece haberse quedado exactamente en el límite entre un halo oscuro sin galaxia y una galaxia enana. Esta ambigüedad lo convierte en un objeto especialmente valioso para el estudio del umbral crítico de formación galáctica.

Los modelos cosmológicos predicen que existe una masa mínima crítica (en este caso, cerca de 10⁹.⁷ masas solares) por debajo de la cual los halos no pueden retener gas y formar estrellas tras la reionización del universo. Cloud-9 estaría justo por debajo de ese umbral, ofreciendo una confirmación directa de esa frontera teórica.

Alternativas descartadas: ni chatarra galáctica ni nube local

El equipo consideró explicaciones alternativas para Cloud-9, pero todas resultaron poco convincentes. Una de ellas era que se tratara de una nube de alta velocidad (HVC) en la Vía Láctea, pero esto fue descartado por su velocidad de recesión, coincidente con la de M94, y por la ausencia de otras nubes similares en esa región del cielo. También se evaluó la posibilidad de que fuera una estructura del flujo de Magallanes, pero su posición en el cielo no encaja con esa corriente de gas, lo que refuerza su identidad como objeto extragaláctico.

Incluso se barajó que fuera una nube de gas confinada por la presión del medio caliente que rodea a M94. Sin embargo, esta opción se considera inestable a largo plazo, ya que una nube de ese tamaño sin gravedad propia sería destruida rápidamente por las interacciones con el entorno. “Una configuración en equilibrio puramente por presión no sería duradera”, señala el artículo .

Por lo tanto, la explicación más consistente sigue siendo que se trata de un RELHIC auténtico: un halo oscuro que ha logrado conservar gas pero no formar estrellas. Y eso lo convierte en una evidencia sólida de que no todos los halos de materia oscura generan galaxias.

Una pieza perdida en el puzle de las galaxias

Cloud-9 representa algo más que una curiosidad cósmica. Su existencia ayuda a aclarar una paradoja de larga data: los modelos teóricos predicen muchos más halos de materia oscura que galaxias visibles. La explicación es que muchos de esos halos nunca llegaron a formar estrellas. Este objeto podría ser una de las primeras pruebas directas de esa población oculta.

El descubrimiento también sirve para ajustar los modelos sobre la formación de galaxias pequeñas. Al demostrar que hay estructuras que se quedan justo por debajo del umbral de formación estelar, Cloud-9 ayuda a definir dónde empieza y dónde termina la galaxia más tenue posible. Si futuras observaciones confirman más RELHICs, podríamos estar ante una nueva categoría de objetos cósmicos que hasta ahora se escapaban a nuestras herramientas de observación.

Cortesía de Muy Interesante

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