Le ciel nocturne semble rempli d'étoiles, mais entre elles se cachent des nuages de gaz où aucune étoile ne s'est allumée. On appelle ces objets des galaxies sombres : ils contiennent assez de gaz, mais celui-ci est trop diffus et trop froid pour s'effondrer en étoiles.
Les astronomes ont fait tourner sur des superordinateurs plusieurs scénarios de formation de notre Groupe local – la famille de galaxies à laquelle appartient la Voie lactée. Il s'avère que les galaxies sombres apparaissent toujours dans ces simulations, mais leur nombre dépend du seuil de densité à partir duquel le gaz commence à former des étoiles. Avec un seuil de densité plus réaliste, on obtient davantage de galaxies sombres.
Une telle galaxie est un nuage d'hydrogène en rotation lente, de la taille d'une galaxie naine. Elle ne contient pas d'étoiles, donc on ne peut pas la voir avec un télescope optique. Mais les atomes d'hydrogène émettent parfois des ondes radio à une longueur d'onde de 21 centimètres – ce signal peut être capté par le radiotélescope chinois FAST.
Selon les calculs, dans un rayon de 2,5 mégaparsecs autour de nous (soit environ huit millions d'années-lumière), il pourrait y avoir jusqu'à huit de ces objets. Si on les trouve, cela confirmerait fortement la vision moderne du monde, où la matière noire rassemble le gaz en nuages, mais ne le force pas toujours à former des étoiles.
Le candidat le plus intrigant pour une galaxie sombre est l'objet Cloud-9 : un nuage de gaz de la taille d'une petite galaxie, mais sans une seule étoile à l'intérieur.