Радиотелескоп с пятисотметровой тарелкой FAST зарегистрировал сигнал на длине волны 21 сантиметр — это спектральная линия излучения холодного нейтрального водорода. Сигнал исходил от облака, получившего название Cloud-9. Оно находится вблизи галактики M94, но не содержит ни одной звезды. Это не просто космическое облако газа — это реликтовая водородная капля, сохранившаяся с эпохи, когда Вселенная только остыла после бурной молодости.

Облака типа Cloud-9 классифицируются как RELHIC — «водородные облака, ограниченные эпохой реионизации». В них не зажглись звёзды, и газ остался почти нетронутым. Обычные галактики полны шума: взрываются сверхновые, чёрные дыры выбрасывают вещество. Здесь же — тишина. Только тёмная материя — невидимая субстанция, проявляющая себя лишь гравитацией, — удерживает водород в форме облака. Поэтому Cloud-9 — идеальная естественная лаборатория, чтобы «взвесить» тёмную материю и изучить её поведение.

Учёные применили к Cloud-9 две основные модели тёмной материи. В стандартной модели холодной тёмной материи (CDM) частицы почти не взаимодействуют друг с другом, и плотность гало — невидимого каркаса из тёмной материи, в который погружена галактика, — резко растёт к центру, образуя «пик». Во второй модели — самодействующей тёмной материи (SIDM) — частицы изредка сталкиваются и «разглаживают» центральную область, делая её более плоской. Сравнение с наблюдениями показало, что профиль плотности водорода в Cloud-9 можно объяснить в обеих моделях, но с разной степенью натяжки. Для стандартной CDM требуемое гало отклоняется от обычной зависимости концентрации от массы на 7 сигм — это чрезвычайно маловероятно. Для самодействующей SIDM отклонение составляет около 3 сигм — гораздо ближе к ожиданиям. Иными словами, если тёмная материя способна к самодействию, Cloud-9 объясняется значительно естественнее.

Этот вывод подкреплён компьютерным моделированием. В симуляциях Concerto, где тёмная материя «чувствует» скорость столкновений, были найдены аналоги Cloud-9. Они подтвердили: RELHIC — не просто космическая диковинка, а настоящая лаборатория для проверки свойств тёмной материи. Астрономы получили новый инструмент, позволяющий заглянуть в тёмный сектор Вселенной, не отвлекаясь на яркую суету звёзд.