Первые сотни миллионов лет после Большого взрыва остаются неизменно привлекательными для исследователей: они могут раскрыть множество тайн современной космологии и физики.
Вселенная начала свое существование около 13,8 миллиарда лет назад с Большого взрыва — момента стремительного расширения. Примерно через 400 000 лет, когда космос достаточно остыл для формирования атомов, началась длительная спокойная эпоха, которую ученые именуют «Темными веками». Этот этап длился около 100 миллионов лет и завершился лишь с появлением первых звезд и галактик, которые начали излучать свет.
Хотя Вселенная в те времена была окутана тьмой, она не была полностью безмолвной. Исследователи предполагают, что атомы водорода испускали очень слабые радиоволны с длиной волны 21 сантиметр. Эти сигналы, как считается, содержат бесценную информацию о самых ранних этапах космической истории.
Группа ученых из Университета Цукубы и Токийского университета использовала мощные суперкомпьютеры для моделирования поведения этого сигнала в эпоху тьмы. Воссоздав структуру и движение газа и темной материи в молодой Вселенной, команда смогла с беспрецедентной точностью предсказать интенсивность радиоизлучения Темных веков. Особенно интересует исследователей именно темная материя — невидимая форма материи, которая составляет около 80% всей материи во Вселенной и которую до сих пор не удалось обнаружить.
Моделирование показало, что водородный газ той эпохи генерировал характерный сигнал с яркостной температурой около 1 милликельвина — одной тысячной градуса — при усреднении по всему небу. Что особенно важно, темная материя должна вызывать колебания этого сигнала сопоставимой величины. Измерение общего радиосигнала в широком диапазоне частот около 45 мегагерц могло бы предоставить критически важную информацию о темной материи, включая массу и скорость ее частиц.
Однако уловить столь слабый сигнал с Земли практически невозможно. Атмосфера нашей планеты и помехи от человеческих технологий создают слишком много шумов. Поэтому астрономы обращают свои взгляды к Луне. Несколько предстоящих лунных миссий, включая японский проект Tsukuyomi, собираются разместить радиотелескопы на поверхности спутника Земли.
Если лунные инструменты смогут уловить древний радиосигнал, это откроет принципиально новый способ изучения природы темной материи и углубит наше понимание зарождения Вселенной. Парадоксальным образом самые темные времена космической истории могут пролить свет на одну из главных загадок современной физики.
Фото: hi-tech.mail.ru