Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han propuesto detectar débiles ondas de radio de las edades oscuras cósmicas para descubrir las propiedades de la materia oscura. Estas señales, emitidas por gas de hidrógeno influenciado por cúmulos de materia oscura apenas 100 millones de años después del Big Bang, podrían observarse mejor desde la Luna. Los hallazgos, publicados en Nature Astronomy, destacan un nuevo método para explorar los momentos más tempranos del Universo.
En un estudio dirigido por el Prof. Rennan Barkana de la Escuela Sackler de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv, junto con el estudiante de doctorado Sudipta Sikder y colaboradores de Japón, India y el Reino Unido, los científicos predicen que las ondas de radio de las edades oscuras cósmicas contienen pistas sobre la materia oscura. Esta era, que ocurrió justo antes de que se formaran las primeras estrellas alrededor de 100 millones de años después del Big Bang, vio cómo la materia oscura formaba cúmulos densos que atraían gas de hidrógeno, causando que emitiera señales de radio más fuertes.
El Prof. Barkana explicó: "El nuevo telescopio espacial James Webb de la NASA descubrió recientemente galaxias distantes cuya luz recibimos de galaxias tempranas, alrededor de 300 millones de años después del Big Bang. Nuestra nueva investigación estudia una era aún más temprana y misteriosa: las edades oscuras cósmicas, solo 100 millones de años después del Big Bang. Las simulaciones por computadora predicen que la materia oscura en todo el Universo estaba formando cúmulos densos, que más tarde ayudarían a formar las primeras estrellas y galaxias. El tamaño previsto de estos nódulos depende de, y por lo tanto puede ayudar a iluminar, las propiedades desconocidas de la materia oscura, pero no se pueden ver directamente. Sin embargo, estos cúmulos de materia oscura atraían gas de hidrógeno y causaban que emitiera ondas de radio más fuertes. Predecimos que el efecto acumulativo de todo esto puede detectarse con antenas de radio que miden la intensidad de radio promedio en el cielo."
La atmósfera de la Tierra bloquea estas señales débiles, haciendo que las observaciones basadas en el espacio sean esenciales, particularmente en la superficie radio-silenciosa de la Luna libre de interferencias humanas. Con misiones de Estados Unidos, Europa, China e India compitiendo por regresar a la Luna, los telescopios lunares podrían habilitar esta investigación.
El estudio sugiere que estas señales, amplificadas durante el amanecer cósmico cuando se encendieron las primeras estrellas, podrían detectarse con proyectos como el Square Kilometre Array (SKA), un esfuerzo internacional con 80.000 antenas en construcción en Australia. El Prof. Barkana, involucrado en el SKA, señaló: "Al igual que las antiguas estaciones de radio están siendo reemplazadas por tecnología más nueva que trae sitios web y podcasts, los astrónomos están expandiendo el alcance de la astronomía de radio. Cuando los científicos abren una nueva ventana de observación, suelen resultar descubrimientos sorprendentes. El santo grial de la física es descubrir las propiedades de la materia oscura, la sustancia misteriosa que sabemos que constituye la mayor parte de la materia en el Universo, pero no sabemos mucho sobre su naturaleza y propiedades. Comprensiblemente, los astrónomos están ansiosos por comenzar a sintonizar los canales de radio cósmicos del Universo temprano."
Este enfoque ofrece una vista prístina de la materia oscura antes de que se formaran las galaxias, potencialmente transformando nuestra comprensión de la evolución cósmica. La investigación fue publicada en Nature Astronomy.