W odkryciu, które może otworzyć nowe okno na jedną z największych tajemnic fizyki, badacze z Uniwersytet w Tel Awiwie od zarania dziejów przewidywali, co możemy odkryć, dostrajając się do fal radiowych. Wyniki nowego badania, prowadzonego przez prof. Rennana Barkanę ze Szkoły Fizyki i Astronomii Sackler oraz opublikowany w dzienniku Astronomia Przyrodniczasugeruje, że ciemna materia utworzyła „gęste skupiska” we wczesnym Wszechświecie, zmuszając gazowy wodór do emisji potężnego, skumulowanego sygnału radiowego. Ma to znaczenie, ponieważ zapewnia teoretyczny plan wykrywania ciemnej materii nie poprzez jej widzenie, ale *słuchanie* jej głębokiego wpływu na pierwsze atomy wszechświata, oferując sposób na badanie jej w jej nieskazitelnym, nietkniętym stanie.
Okno na kosmiczne „ciemne wieki”
Większość naszych wiadomości na temat wczesnego Wszechświata pochodzi z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, który rejestruje światło pierwszych galaktyk około 300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Jednak to nowe badanie cofa się jeszcze dalej, do bardziej tajemniczej i wcześniejszej epoki: „kosmiczne ciemne wieki”. Okres ten, zaledwie 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu, był czasem, zanim powstała pojedyncza gwiazda. Wszechświat był ciemną, niewidzialną zupą składającą się z dwóch głównych składników: gazowego wodoru i tajemniczej ciemnej materii, o której wiemy, że stanowi większość materii w kosmosie.
Jak wykryć niewidzialne
Nie można bezpośrednio zobaczyć ciemnej materii. Jak więc się tego uczyć? Naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe, aby znaleźć jego sygnaturę. Przewidują, że w ciemnych wiekach ciemna materia nie była rozłożona równomiernie. Zebrało się w gęste grudkilub „samorodki”, których rozmiar i kształt zależą od nieznanych właściwości samej ciemnej materii. Chociaż te grudki są niewidoczne, ich grawitacja już nie. Z ogromną siłą wciągnęłyby obfity wodór wypełniający wszechświat. Gdy gaz ten wpadłby w uścisk grawitacyjny ciemnej materii, wyemitowałby intensywne fale radiowe. Chociaż sygnał jakiejkolwiek pojedynczej kępy jest zbyt słaby, zespół przewiduje, że „skumulowany efekt” wszystkich tych skupisk utworzyłoby wykrywalną „średnią intensywność radiową” na całym niebie. Słuchanie tego sygnału może nam powiedzieć o grudkach, które go utworzyły, a tym samym o naturze samej ciemnej materii. Oczywiście jest pewien haczyk. Tej starożytnej kosmicznej stacji radiowej nie można usłyszeć z Ziemi. Specyficzne fale radiowe z ciemnych wieków są blokowane przez atmosferę naszej planety. Aby się dostroić, potrzebowalibyśmy radioteleskopu w kosmosie, a najlepszą możliwą lokalizacją jest Księżyc. Powierzchnia Księżyca to idealne miejsce do odsłuchu: nie ma atmosfery blokującej sygnał i, co równie ważne, jest osłonięta przed ciągłym, ogłuszającym hukiem zakłóceń radiowych powodowanych przez człowieka, pochodzących z naszych telefonów komórkowych, Wi-Fi i satelitów. Pomysł ten, niegdyś czysty science fiction, nagle staje się prawdopodobny. Trwa nowy globalny wyścig na Księżyc, w ramach którego Stany Zjednoczone, Europa, Chiny i Indie planują nowe misje księżycowe i aktywnie poszukują dla nich głównych celów naukowych. „Kosmiczne ciemne wieki” ostatecznie zakończyły się wraz z „kosmicznym świtem”, kiedy zapłonęły pierwsze gwiazdy. Światło tych pierwszych gwiazd dramatycznie wzmocnił oryginalny sygnał radiowyczyniąc go znacznie silniejszym. Ten głośniejszy, późniejszy sygnał jest sygnałem dla nowych, masywnych teleskopów naziemnych, takich jak Tablica kilometrów kwadratowych (SKA) w Australii, są budowane, aby je znaleźć. SKA, globalna współpraca obejmująca 80 000 anten, spróbuje zmapować ten wzmocniony sygnał, aby dowiedzieć się, gdzie znajdowały się pierwsze gwiazdy i skupiska ciemnej materii. Kompromis jest prosty: sygnał „kosmicznego świtu” jest głośniejszy, ale „trudniejszy do zinterpretowania”, jak zauważa prof. Barkana, ponieważ same gwiazdy dodają swój własny, złożony szum. Natomiast „kosmiczne ciemne wieki” to: „nieskazitelne laboratorium”— jedyny, jaki kiedykolwiek będzie istniał. To nasza jedyna szansa na zbadanie zachowania ciemnej materii w jej pierwotnym stanie, zanim reszta fajerwerków wszechświata wybuchnie i „zanieczyści” dowody.
