Ciemna materia pozostaje jedną z największych zagadek współczesnej fizyki. Choć stanowi około 80 procent całej materii we Wszechświecie, nie możemy jej zobaczyć ani bezpośrednio wykryć, ponieważ nie emituje ani nie odbija światła. O jej istnieniu świadczą jedynie efekty grawitacyjne, jakie wywiera na widzialne obiekty. Hipotezę tę jako pierwszy wysunął Fritz Zwicky już w 1933 roku, badając ruch galaktyk w gromadzie Coma.
Zrozumienie natury cząstek ciemnej materii, a szczególnie ich masy, jest kluczowe, ponieważ od tego zależy sposób, w jaki powstawały struktury we wczesnym Wszechświecie. Lekkie cząstki – tzw. ciepła ciemna materia – hamowałyby tworzenie się mniejszych struktur, natomiast cięższe cząstki, czyli zimna ciemna materia, sprzyjałyby ich powstawaniu.
Zespół naukowców pod kierunkiem dr Hyunbae Parka z Uniwersytetu w Tsukubie przeprowadził symulacje komputerowe, aby sprawdzić, jak można odróżnić te scenariusze. Skupili się na tzw. Ciemnych Wiekach Kosmosu, czyli pierwszych 100 milionach lat po Wielkim Wybuchu, zanim zaczęły powstawać gwiazdy i galaktyki. Dzięki temu mogli prześledzić formowanie się najwcześniejszych struktur z niespotykaną dotąd dokładnością.
Badania wykazały, że w tamtym okresie gaz schładzał się i gromadził w zagęszczeniach powstających pod wpływem ciemnej materii. Różnice w temperaturze i gęstości gazu zapisały się w tzw. emisji 21 cm z atomów wodoru – niezwykle słabym sygnale radiowym niosącym informacje o warunkach sprzed miliardów lat. Problem polega na tym, że sygnał ten jest bardzo słaby i niemal niemożliwy do wykrycia z powierzchni Ziemi. Zakłócenia generowane przez ludzi oraz nasza jonosfera skutecznie go maskują.
Rozwiązanie może kryć się na Księżycu. Jego niewidoczna z Ziemi strona jest naturalnie osłonięta przed ziemskimi zakłóceniami radiowymi, tworząc idealne warunki do badań tego typu. Choć budowa radioteleskopów na Księżycu to ogromne wyzwanie technologiczne i finansowe, coraz więcej krajów rozważa takie misje w ramach nowego wyścigu kosmicznego.
Jeśli te plany się powiodą, być może to właśnie Księżyc pozwoli nam wreszcie rozwiązać jedną z największych zagadek fizyki i dowiedzieć się, czym naprawdę jest ciemna materia.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
