Місяць може допомогти розкрити природу темної матерії

Майбутні місії на Місяць можуть принести прорив у розумінні темної матерії — невидимої субстанції, яка становить близько 80% усієї матерії у Всесвіті. Спостереження слабких радіосигналів водню з епохи так званих космічних Темних віків дадуть змогу визначити масу частинок темної матерії та з’ясувати, чи є вона “холодною” чи “теплою”, пише ScienceDaily.

Команда міжнародних учених під керівництвом Хьонбе Парка з Університету Цукуба та за участю професора Наокі Йошіди з Інституту астрофізики імені Макса Планка використала комп’ютерні симуляції для моделювання ранніх космічних структур. Дослідники зосередилися на перших 100 мільйонах років після Великого вибуху, коли ще не існувало зірок і галактик. Саме в цей час у Всесвіті формувалися первинні газові хмари, чия поведінка тісно пов’язана з властивостями темної матерії.

Розрахунки, опубліковані в журналі Nature Astronomy, показали, що зміни щільності та температури газу під час гравітаційної взаємодії з темною матерією відображаються у 21-сантиметровому радіосигналі атомів водню. Його сила залежить від того, наскільки масивними є частинки темної матерії. Цей ефект може стати ключем до визначення, чи обмежується вона формуванням великих структур — у разі “теплої” матерії, чи дозволяє виникнення менших — у випадку “холодної”. 

Сигнал Темних віків очікують на частотах близько 50 МГц і нижче. Однак на Землі його майже неможливо зареєструвати через перешкоди від людських технологій та іоносфери. Тому оптимальним майданчиком вважають зворотний бік Місяця, де панує “радіотиша”.

Попри значні фінансові та технологічні виклики, інтерес до створення місячних обсерваторій зростає. Наразі вважається можливим визначити масу частинок темної матерії за допомогою місячних спостережень у найближчі десятиліття. Серед перспективних проєктів — японська місія Цукуйомі, що передбачає розгортання радіоантен на поверхні Місяця. Автори нового дослідження наголошують на тому, що отримані теоретичні результати можуть дозволити майбутнім місячним експериментам розрізняти конкурентні сценарії темної матерії.

Нагадаємо, що дослідження Каліфорнійського університету в Ріверсайді показало, що темна матерія може накопичуватися в ядрах газових гігантів, спричиняючи їх колапс у крихітні чорні діри. Це відкриває перспективу використання екзопланет як інструментів для пошуку слідів темної матерії. Якщо такі планети залишаться стабільними, це може спростувати гіпотезу надважкої темної матерії.