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Einsame Gaswolke könnte eine „dunkle“ Galaxie ohne Sterne sein
Kosmischer Sonderling: Astronomen haben eine isolierte Wasserstoffwolke entdeckt, in deren Umgebung keine Sterne zu sehen sind. Ihre Gasbewegungen sprechen dafür, dass sie von weit mehr Dunkler Materie als gewöhnlicher Materie zusammengehalten wird. Damit könnte J1351+0039 ein seltenes Beispiel einer nie zur Sternbildung gelangten Galaxie sein. Sicher ist das allerdings noch nicht.
Peking (China). Galaxien enthalten normalerweise Sterne, Gas und einen weit größeren Anteil Dunkler Materie. Doch die gängigen Modelle zur Entstehung kosmischer Strukturen sagen auch kleinere Materiehalos voraus, in denen sich nie Sterne entzündet haben. Solche Objekte könnten aus Dunkler Materie und Wasserstoff bestehen, ohne im sichtbaren Licht als Galaxie aufzufallen.
Der Grund liegt womöglich in der frühen Geschichte des Universums: Nach der kosmischen Reionisation erwärmte energiereiche Strahlung das Gas in kleinen Halos. Dadurch konnte es sich nicht ausreichend abkühlen und verdichten, um Sterne zu bilden. Astronomen bezeichnen diese hypothetischen Objekte als RELHICs, also durch die Reionisation begrenzte Wolken neutralen Wasserstoffs. Aufspüren lassen sie sich vor allem über die Radiostrahlung des Wasserstoffs bei 21 Zentimetern Wellenlänge.
Forscher der National Astronomical Observatories of the Chinese Academy of Sciences (NAOC) um Jin-Long Xu haben nun die auffällige Wasserstoffwolke J1351+0039 näher untersucht. Sie war bei einer systematischen Himmelsdurchmusterung mit dem chinesischen Radioteleskop FAST entdeckt worden. Das Team kombinierte genauere Radioaufnahmen mit tiefen optischen Himmelsbildern aus den DESI Legacy Imaging Surveys.
Die Messungen deuten darauf hin, dass J1351+0039 rund 3,7 Megaparsec oder etwa zwölf Millionen Lichtjahre von uns entfernt liegt. In einem projizierten Umkreis von rund 100.000 Parsec fanden die Forscher keine große Galaxie mit ähnlicher Radialgeschwindigkeit. Außerdem zeigt das Gas weder lange Schweife noch Brücken zu anderen Objekten. Das spricht gegen die Deutung als herausgerissenen Gasrest einer galaktischen Begegnung.
Zwischen Juli und August 2026 beobachtete das Team die Wolke dreimal mit FAST. In den optischen Bildern fand es dagegen keinen passenden Sternenverband, obwohl der untersuchte Bereich sehr lichtschwache Strukturen sichtbar machen kann. Die Radiodaten zeigen eine kompakte, annähernd runde Wasserstoffverteilung mit einem effektiven Radius von ungefähr 2,9 Kiloparsec.
Der nachgewiesene neutrale Wasserstoff entspricht einer Masse von rund 480.000 Sonnen. Einschließlich Helium enthält die Wolke nach den Berechnungen etwa 640.000 Sonnenmassen Gas. Doch um dieses Gas zusammenzuhalten, wäre innerhalb des untersuchten Radius eine dynamische Masse von ungefähr 130 Millionen Sonnenmassen nötig. Damit übersteigt die aus den Bewegungen erschlossene Masse die gewöhnliche Materie um etwa den Faktor 200.
Auch die Bewegungen des Wasserstoffs passen zu einem solchen Dunkle-Materie-Halo. Das Gas dreht sich nur mit ungefähr 4,2 Kilometern pro Sekunde, während die ungeordneten Bewegungen eine Geschwindigkeitsstreuung von etwa 11,6 Kilometern pro Sekunde erreichen. J1351+0039 wird demnach vor allem durch den inneren Gasdruck gestützt und nicht durch eine schnelle Rotation wie eine typische Scheibengalaxie.
Aus diesen Gasbewegungen schätzen die Forscher eine Temperatur von ungefähr 11.000 Kelvin. Das wäre mit einer Wolke vereinbar, deren Gas durch die kosmische ultraviolette Hintergrundstrahlung warm gehalten wird. Gerade dieses Zusammenspiel von wenig Gas, geringer Rotation und Dunkler Materie war für sternlose RELHICs vorhergesagt worden.
Ein entscheidender Nachweis fehlt allerdings noch. Die optischen DESI-Bilder schließen lediglich Sternenpopulationen oberhalb ihrer Nachweisgrenze aus. Die Forscher setzen eine Obergrenze von ungefähr 150.000 Sonnenmassen für mögliche Sterne an. Zum Vergleich: Eine extrem lichtschwache Zwerggalaxie wie Leo T wäre in dieser Entfernung unter Umständen ebenfalls nic