Dva radioteleskopa zabilježila su golemo spremište vodika na mjestu gdje optičke snimke ne otkrivaju odgovarajuću galaksiju. Objekt AGC 322753 sadrži približno dvije milijarde Sunčevih masa neutralnog vodika, a oblik njegova radijskog signala upućuje na plin koji se uredno okreće. Zvjezdani sustav povezan s tim plinom zasad nije pronađen.
Takva kombinacija čini ga kandidatom za tamnu galaksiju, sustav s vrlo malo zvijezda ili možda bez njih. No upravo velika količina plina otežava najjednostavnije objašnjenje. Prema modelima koje su istraživači usporedili s podacima, AGC 322753 ima više vodika nego što ti modeli predviđaju za sustave bez ijedne zvijezde. U njemu bi se mogla skrivati izrazito blijeda galaksija.
Marco Monaci i suradnici s Tehnološkog sveučilišta Swinburne povezali su podatke američkog radioteleskopa Arecibo i kineskog FAST-a. Njihov rad o AGC 322753, prihvaćen za objavu u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pokazuje koliko je teško razlikovati galaksiju bez zvijezda od one čija je svjetlost jednostavno preslaba.
Isti signal na dva mjesta na Zemlji
Neutralni vodik emitira radiovalove na valnoj duljini od približno 21 centimetra. Astronomi tim zračenjem mogu pronaći plin koji se ne vidi na uobičajenim fotografijama neba. AGC 322753 izdvojili su usporedbom pregleda ALFALFA, napravljenog Arecibom, i pregleda FASHI, koji koristi FAST.
U početnoj usporedbi pronašli su 13 izvora zabilježenih u oba pregleda. Za svaki su provjerili okolne galaksije i dostupne optičke snimke. AGC 322753 izdvojio se kao najbolji kandidat: ostali su bili blizu svijetlih galaksija, već su imali moguću vidljivu galaksiju povezanu s plinom ili njihove snimke nije bilo moguće pouzdano pregledati.
Dva neovisna mjerenja AGC 322753 slažu se u brzini udaljavanja izvora, a i oblik spektra vrlo je sličan. Signal su zabilježili različiti instrumenti, na različitim lokacijama i u različito vrijeme. Autori na temelju toga isključuju mogućnost da je nastao zbog radijskih smetnji.
U oba spektra pojavljuju se dva vrha, obrazac kakav može nastati kada plin rotira u disku. Dio plina tada se giba prema nama, a dio od nas, što ostavlja prepoznatljiv trag u izmjerenim frekvencijama. To još nije snimka diska: sadašnji podaci ne razlučuju njegov oblik i ne daju izravnu kartu rotacije.
Koliko bi zvijezda moglo ostati nevidljivo?
AGC 322753 nalazi se na procijenjenoj udaljenosti od oko 310 milijuna svjetlosnih godina. Sadašnja radijska mjerenja obuhvaćaju šire područje neba i ne daju njegov precizan položaj. Ipak, područja koja su obuhvatili Arecibo i FAST djelomično se preklapaju. U njihovu su presjeku istraživači mogli usmjeriti potragu za zvjezdanom svjetlošću.
Provjerili su više optičkih, ultraljubičastih i infracrvenih pregleda neba. Neki izvori svjetlosti koji su isprva izgledali zanimljivo pokazali su se zvijezdama Mliječne staze ili galaksijama u pozadini. Ni spajanjem snimaka iz pregleda DESI Legacy Imaging Surveys nisu pronašli uvjerljiv zvjezdani sustav povezan s radijskim izvorom.
Kako bi procijenili što je moglo promaknuti snimkama, u njih su umetali modele umjetnih galaksija različitih veličina i zvjezdanih masa. Tako su ispitali koliko bi velika zvjezdana populacija morala biti da je mogu prepoznati. Procijenjena gornja granica iznosi oko 50 milijuna Sunčevih masa u zvijezdama, uz pretpostavke o njihovu rasporedu i svjetlosti.
Ta granica nije jednako čvrsta za svaki mogući oblik galaksije. Raspršene zvijezde teže se otkrivaju od zbijenih, a odsjaj zvijezda u prvom planu može zakloniti slab izvor. Uz usvojenu granicu, masa neutralnog vodika barem je oko 40 puta veća od zvjezdane mase.
Galaksija ili plin izvučen iz susjedstva?
U usporedbi s nedavno opisanim oblakom J1351+0039, AGC 322753 ima znatno veću masu vodika, a njegov spektar upućuje na važnu ulogu rotacije. Ti ga podaci odvajaju od malih plinskih oblaka koje neki modeli predviđaju kao ostatke nastanka galaksija.
Postoji i mogućnost da nije riječ o samostalnoj galaksiji. Gravitacijski susreti mogu iz drugih galaksija izvući duge repove plina. Najbliža poznata svijetla galaksija koja se udaljava sličnom brzinom od izvora je odvojena približno 950.000 svjetlosnih godina, mjereno njihovim razmakom na nebu. Velika udaljenost, masa plina i moguća rotacija otežavaju takvo tumačenje, ali ga ne isključuju.
Preciznije radijske snimke trebale bi pokazati tvori li vodik doista rotirajući disk. Dublje optičke snimke mogle bi pronaći zvijezde koje sada izmiču detekciji. Čak i tada ostalo bi konkretno pitanje: kako sustav s toliko plina sadrži tako malo vidljive zvjezdane svjetlosti?
