特拉維夫大學的研究人員首次預測，通過探測起源於早期宇宙的無線電波可能會發現什麼。研究結果表明，在“宇宙的黑暗時代”，暗物質在整個太空中以密集的團塊形式聚集在一起。並提取發出強烈無線電波的氫氣。這種新方法可以為研究科學最大的謎團之一：暗物質的真實本質提供一種方法。
這項工作由特拉維夫大學薩克勒物理與天文學學院的 Rennan Barkana 教授領導，博士生參與。學生 Sudipta Sikder 和來自日本、印度和英國的合作者。他們的研究結果發表在 自然天文學–
從月球研究宇宙的黑暗時代
研究人員表示，宇宙的黑暗時代這個時期（第一批恆星形成之前）可以通過檢測曾經充滿宇宙的氫氣發出的無線電波來觀察。雖然日常天線很容易探測到無線電波，但這種古老的信號被地球大氣層阻擋了。研究這些需要使用天基儀器。尤其是月球上缺乏大氣層和人類干擾創造了理想的條件。
在月球表面建造望遠鏡是一項艱鉅的任務。但時機可能是正確的。一場重返月球的全球競賽正在進行。美國、歐洲、中國和印度都啟動了新的探月任務。這些機構正在為未來的月球項目尋求有意義的科學目標。這項新研究強調了月球射電天文學探索早期宇宙的潛力。
在第一批恆星出現之前探索宇宙
巴卡納教授解釋說：“美國宇航局的新詹姆斯·韋伯太空望遠鏡發現了一個遙遠的星系，我們從早期星系接收到的光是在大爆炸後約 3 億年發現的。我們的新研究考察了一個更早、更神秘的時代：宇宙黑暗時代，即大爆炸後僅 1 億年。計算機模擬預測整個宇宙中的暗物質正在形成緻密的團塊。這將有助於創造第一批恆星和宇宙。” 星系。這些金塊的預計大小取決於並且可以幫助闡明暗物質的未知特性。但它們不能被直接看到。然而，這些暗物質團塊會吸引氫氣並使其發射出更強的無線電波。我們推測，所有這些的累積效應可以通過測量天空中平均無線電強度的無線電天線來檢測。 ”
這些模擬表明，來自黑暗時代的無線電信號甚至會消失。但它們也提供了有關導致星系形成的隱形結構的寶貴線索。探測它們可能會改變我們對宇宙最早時代的理解。
從宇宙的黑暗時代到群星的黎明。
儘管預期信號較弱。但一次成功的觀測可能會為測試暗物質理論打開一扇新的窗口。不久之後，第一顆星星出現了。在所謂的“宇宙黎明”期間，它們的光應該會大大放大無線電波輻射。來自後來時代的跡象 用地面望遠鏡應該更容易探測到。然而，這更難以解釋，因為恆星形成是一個額外的複雜因素。
為了應對這一挑戰，科學家們正在轉向大型射電望遠鏡網絡，旨在繪製宇宙射電強度的微小變化。其中最大的項目之一是平方公里陣列 (SKA)，這是一項涉及 80,000 個無線電天線的全球合作項目，目前正在澳大利亞建造。巴卡納教授在這個國際項目中發揮著關鍵作用。它的目的是捕捉強和弱無線電發射的模式，從而揭示暗物質團塊曾經存在的區域。
了解暗物質起源的新窗口
研究小組相信這一預測可能是理解暗物質的重要一步。暗物質目前與星系和恆星有關。這使得很難分離其屬性。相反，早期宇宙是一個原始的環境。這是一個沒有人接觸過的實驗室。用於研究暗物質如何在不受宇宙後續結構干擾的情況下表現。
巴卡納教授總結道：“就像舊的廣播電台正在被提供網站和播客的新技術所取代一樣，天文學家正在擴大射電天文學的範圍。當科學家打開新的觀察窗口時，經常會出現令人驚訝的發現。物理學的聖杯是發現暗物質的特性。我們所知的這種神秘物質構成了宇宙中的大部分物質。“但我們對其本質和屬性知之甚少。可以理解的是，天文學家渴望開始調整早期宇宙的宇宙無線電頻道。 ”
