По први пут, истраживачи са Универзитета у Тел Авиву су предвидели шта би се могло открити откривањем радио таласа који су настали у раном Универзуму. Њихови резултати сугеришу да се током „космичког мрачног доба“ тамна материја скупљала у густе накупине широм свемира, увлачећи гас водоника који је емитовао интензивне радио таласе. Овај нови приступ могао би да понуди начин да се истражи једна од највећих мистерија науке: права природа тамне материје.
Рад, који је водио проф. Реннан Баркана са Сацклер школе за физику и астрономију Универзитета у Тел Авиву, укључивао је др. студент Судипта Сикдер и сарадници из Јапана, Индије и Уједињеног Краљевства. Њихови налази су објављени у Природна астрономија.
Проучавање космичког мрачног доба са Месеца
Према истраживачима, космичко мрачно доба (период непосредно пре формирања првих звезда) може се истражити откривањем радио таласа које емитује гас водоник који је некада испуњавао Универзум. Иако свакодневне антене лако детектују радио таласе, Земљина атмосфера блокира сигнале из овог древног доба. За њихово проучавање потребни су инструменти у свемиру — посебно на Месецу, где недостатак атмосфере и сметње које је направио човек пружају идеалне услове.
Изградња телескопа на површини Месеца је тежак задатак, али тајминг је можда прави. У току је глобална трка за повратак на Месец, са Сједињеним Државама, Европом, Кином и Индијом у потрази за новим лунарним мисијама. Ове агенције траже смислене научне циљеве за будуће пројекте на Месецу, а ово ново истраживање наглашава потенцијал лунарне радио астрономије за испитивање раног Универзума.
Истраживање универзума пре првих звезда
Проф. Баркана објашњава: „Нови НАСА-ин свемирски телескоп Џејмс Веб открио је недавно удаљене галаксије чију светлост примамо из раних галаксија, око 300 милиона година након Великог праска. Наше ново истраживање проучава још ранију и мистериознију еру: космичко мрачно доба, само 100 милиона година после Великог праска. формирају прве звезде и галаксије. Предвиђена величина ових груменова зависи од непознатих својстава тамне материје, али се оне не могу видети директно, и проузроковале су да емитују јаче радио-таласе који се могу детектовати на радио-таласима.
Ове симулације сугеришу да радио сигнали из мрачног доба, иако су слаби, носе вредне трагове о невидљивим структурама које су покренуле формирање галаксија. Њихово откривање могло би да промени наше разумевање најранијих тренутака Универзума.
Од космичког мрачног доба до зоре звезда
Иако је очекивани сигнал слаб, његово успешно посматрање могло би да отвори нови прозор за тестирање теорија тамне материје. Када су се прве звезде појавиле убрзо након тога, током фазе познате као „космичка зора“, њихова светлост је вероватно драматично појачала ову радио емисију. Сигнале из те касније ере требало би лакше открити земаљским телескопима, иако их је теже протумачити јер формирање звезда уноси додатну сложеност.
Да би се ухватили у коштац са овим изазовом, научници се окрећу огромним мрежама радио телескопа дизајнираним да мапирају суптилне варијације у космичком радио интензитету. Један од највећих напора је Квадратни километарски низ (СКА), глобална сарадња која укључује низ од 80.000 радио антена које су тренутно у изградњи у Аустралији. Проф. Баркана игра кључну улогу у овом међународном пројекту, који има за циљ да ухвати обрасце јаких и слабих радио емисија које би могле открити где су некада постојале накупине тамне материје.
Нови прозор у порекло тамне материје
Тим верује да њихова предвиђања могу пружити важан корак напред у разумевању тамне материје. Данас је тамна материја испреплетена са галаксијама и звездама, због чега је тешко изоловати њена својства. Насупрот томе, рани Универзум нуди нетакнуту поставку – у суштини нетакнуту лабораторију – за истраживање како се тамна материја понаша без мешања каснијих космичких структура.
Проф. Баркана закључује: „Као што се старе радио станице замењују новијом технологијом која доноси веб-странице и подкастове, астрономи проширују домет радио астрономије. Када научници отворе нови прозор за посматрање, обично дођу до изненађујућих открића. Свети грал физике је открити својства тамне материје, мистериозне супстанце која је већина материје коју знамо о њеној природи у Уни. Разумљиво, астрономи су жељни да почну да се подешавају на космичке радио канале раног Универзума.
