Cloud 9：揭秘“失败星系”

M94 附近的空旷球状幽灵

2026年1月5日，研究人员宣布 Hubble Space Telescope 确认了一种从未见过的天体类别：一个被束缚在暗物质晕中的紧凑、无星的中性氢云。该结构被昵称为“Cloud-9”，位于附近的螺旋星系 Messier 94 (M94) 边缘，距离地球约1400万光年，并已成为理论上被称为 RELHIC（再电离受限中性氢云）的典型代表。

是遗迹，而非矮星系

测量结果显示，该氢核心直径约为4,900光年，含有约100万个太阳质量的中性氢，而动力学推论暗示其拥有约50亿个太阳质量的暗物质晕——这种质量预算更典型地属于小型星系，而非孤立的气体云。这种不匹配——拥有巨大的暗物质晕却几乎没有恒星——使 Cloud-9 成为字面意义上的“失败星系”：它承载着星系的重力骨架，却从未点亮恒星。

天文学家如何确认其“无星”状态

证明天空中某个区域不含恒星比听起来要难。观测者必须排除可能伪装成邻近天体成员的微弱旧恒星群和背景星系。研究团队结合了来自 Very Large Array 等天线阵的高灵敏度射电图以及针对性的 Hubble 成像，以寻找位于 M94 距离处的已解析恒星；Hubble 的数据深度足以发现极低亮度的恒星，且最多只发现了少数几个可能是前景或背景污染源而非真实成员的候选目标。根据模拟结果以及缺乏统计学意义上的恒星序，作者估计恒星质量上限仅为几千个太阳质量——这远远不足以让 Cloud-9 符合矮星系的定义。

为什么理论预测了像 Cloud-9 这样的天体

宇宙学理论预测，宇宙中应该充满了各种尺寸的暗物质晕；其中只有一部分晕能聚集足够的气体来冷却、坍缩并形成恒星。在再电离时代——即第一批恒星和星系使星系际介质电离的时期——最小的暗物质晕非常脆弱：紫外线辐射和加热作用可能阻止气体冷却和凝结，从而留下几乎没有或完全没有恒星形成的暗晕。RELHICs 便是这一过程的化石遗迹：这些暗晕保留了足够的中性氢，可以通过21厘米射电辐射探测到，但从未将气体转化为恒星种群。Cloud-9 似乎符合此类遗迹的预测属性。

Cloud-9 揭示了关于暗物质的什么

RELHICs 有多罕见，以及为什么我们错过了它们

Cloud-9 最初在多年前的射电数据中被发现，但直到 Hubble 的分辨率才显示出它基本上没有恒星。类似星云难以被发现的部分原因是观测偏差：天文巡天自然侧重于明亮的恒星驱动星系，因为它们更容易被探测和编目。具有极少或没有星光的紧凑中性氢结构往往会漏掉此类搜索，除非使用射电望远镜进行针对性观测，并以高空间分辨率进行后续跟进。发现团队认为，在其他星系附近可能潜伏着更多的 RELHICs，等待着射电灵敏度和光学分辨率的正确结合来揭示它们。

对星系形成及未来搜索的启示

Cloud-9 为理论学家提供了星系形成梯队低端的直接数据点。如果 RELHICs 数量众多，它们就代表了一群暗物质晕，对宇宙质量清单有贡献，但对发光星系普查没有贡献。这改变了天文学家将可见星系分布与底层暗物质骨架联系起来的方式——这是精密宇宙学的关键要素。此外，发现更多 RELHICs 将使研究人员能够绘制出这些失败星系随环境变化的分布规律：它们是聚集在像 M94 这样的大型螺旋星系周围，还是孤立存在，或者优先出现在某些特定的宇宙邻域中？

计划中和正在进行的射电巡天——包括使用升级后的干涉仪和下一代设施的巡天——将提高对低质量中性氢云的灵敏度。结合空间望远镜的后续观测以寻找哪怕是最微弱的恒星，这些行动可以确定 Cloud-9 是一个孤立的奇观还是冰山一角。团队成员还强调了光谱研究对于探测 Cloud-9 气体的电离状态和金属丰度的重要性，这些测量将有助于确定其起源：它是从未形成恒星的原始化石，还是被潮汐力从附近星系剥离的气体。

谨慎的乐观与后续步骤

目前，Cloud-9 作为一个生动的例子，展示了宇宙中有多少质量可以隐藏在黑暗和沉寂之后。它提醒我们，宇宙故事不仅包括辉煌的星系，还包括在恒星照亮天空之前就已塑造物质分布的寂静失败者；将这些失败追溯到基本原理，可能有助于解开现代天文学最持久的谜团之一——暗物质究竟是什么，以及它是如何协调宇宙结构的形成的。

Sources

• The Astrophysical Journal Letters（关于 Cloud-9 的同行评审研究论文）
• NASA Goddard Space Flight Center / Hubble Space Telescope 任务资料
• European Space Agency (ESA) Science releases
• Space Telescope Science Institute (STScI)
• University of Milano-Bicocca（研究团队负责人和首席研究员）
• National Radio Astronomy Observatory / Very Large Array (VLA) 数据贡献