Peneliti di Universitas Tel Aviv telah mengusulkan mendeteksi gelombang radio samar dari zaman kegelapan kosmik untuk mengungkap sifat materi gelap. Sinyal-sinyal ini, yang dipancarkan oleh gas hidrogen yang dipengaruhi oleh gumpalan materi gelap hanya 100 juta tahun setelah Big Bang, bisa diamati paling baik dari Bulan. Temuan, yang diterbitkan di Nature Astronomy, menyoroti metode baru untuk menyelidiki momen-momen awal alam semesta.
Dalam sebuah studi yang dipimpin oleh Prof. Rennan Barkana dari Sekolah Sackler Fisika dan Astronomi Universitas Tel Aviv, bersama dengan mahasiswa Ph.D. Sudipta Sikder dan kolaborator dari Jepang, India, dan Inggris, para ilmuwan memprediksi bahwa gelombang radio dari zaman kegelapan kosmik menyimpan petunjuk tentang materi gelap. Era ini, yang terjadi tepat sebelum bintang-bintang pertama terbentuk sekitar 100 juta tahun setelah Big Bang, menyaksikan materi gelap membentuk gumpalan padat yang menarik gas hidrogen, menyebabkannya memancarkan sinyal radio yang lebih kuat.
Prof. Barkana menjelaskan: "Teleskop ruang angkasa James Webb baru NASA baru-baru ini menemukan galaksi-galaksi jauh yang cahayanya kita terima dari galaksi-galaksi awal, sekitar 300 juta tahun setelah Big Bang. Penelitian baru kami mempelajari era yang lebih awal dan lebih misterius: zaman kegelapan kosmik, hanya 100 juta tahun setelah Big Bang. Simulasi komputer memprediksi bahwa materi gelap di seluruh alam semesta membentuk gumpalan padat, yang nantinya akan membantu membentuk bintang dan galaksi pertama. Ukuran yang diprediksi dari gumpalan-gumpalan ini bergantung pada, dan dengan demikian dapat membantu menerangi, sifat-sifat tidak diketahui materi gelap, tetapi mereka tidak dapat dilihat secara langsung. Namun, gumpalan materi gelap ini menarik gas hidrogen dan menyebabkannya memancarkan gelombang radio yang lebih kuat. Kami memprediksi bahwa efek kumulatif dari semua ini dapat dideteksi dengan antena radio yang mengukur intensitas radio rata-rata di langit."
Atmosfer Bumi menghalangi sinyal-sinyal samar ini, membuat pengamatan berbasis luar angkasa menjadi esensial, terutama di permukaan Bulan yang tenang secara radio dan bebas dari gangguan manusia. Dengan misi dari Amerika Serikat, Eropa, China, dan India yang berlomba kembali ke Bulan, teleskop lunar bisa memungkinkan penelitian ini.
Studi ini menyarankan bahwa sinyal-sinyal ini, yang diperkuat selama fajar kosmik ketika bintang-bintang pertama menyala, bisa dideteksi oleh proyek seperti Square Kilometre Array (SKA), upaya internasional dengan 80.000 antena yang sedang dibangun di Australia. Prof. Barkana, yang terlibat dalam SKA, mencatat: "Seperti stasiun radio lama yang digantikan oleh teknologi baru yang membawa situs web dan podcast, para astronom sedang memperluas jangkauan astronomi radio. Ketika para ilmuwan membuka jendela pengamatan baru, penemuan mengejutkan biasanya terjadi. Cawan suci fisika adalah menemukan sifat materi gelap, zat misterius yang kita ketahui membentuk sebagian besar materi di alam semesta, namun kita tidak tahu banyak tentang sifat dan propertinya. Wajar saja, para astronom bersemangat untuk mulai menyetel ke saluran radio kosmik alam semesta awal."
Pendekatan ini menawarkan pandangan murni tentang materi gelap sebelum galaksi terbentuk, berpotensi mengubah pemahaman kita tentang evolusi kosmik. Penelitian ini diterbitkan di Nature Astronomy.