テルアビブ大学の研究者たちは、宇宙の暗黒時代からの微弱な電波を検出して暗黒物質の性質を明らかにすることを提案した。これらの信号は、ビッグバン後わずか1億年で暗黒物質の塊の影響を受けた水素ガスによって放出され、月からの観測が最適である。Nature Astronomyに掲載された発見は、宇宙の初期の瞬間を探る新しい方法を強調している。
テルアビブ大学サックラー物理学・天文学部のレナン・バルカナ教授が主導し、博士課程学生のスディプタ・シクデル氏と日本、インド、英国の共同研究者らによる研究で、科学者たちは宇宙の暗黒時代からの電波が暗黒物質の手がかりを含むと予測している。この時代は、ビッグバン後約1億年で最初の星が形成される直前に起こり、暗黒物質が密度の高い塊を形成し、水素ガスを引き寄せてより強い電波信号を発するようになった。
バルカナ教授は説明した：「NASAの新しいジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡は最近、ビッグバン後約3億年の初期銀河からの光を受信する遠方の銀河を発見した。私たちの新しい研究は、さらに初期で謎に満ちた時代、ビッグバン後わずか1億年の宇宙の暗黒時代を対象としている。コンピュータシミュレーションでは、宇宙全体の暗黒物質が密度の高い塊を形成し、これが後に最初の星と銀河の形成を助けると予測されている。これらの塊の予測サイズは暗黒物質の未知の性質に依存し、それらを明らかにするのに役立つが、直接見ることはできない。しかし、これらの暗黒物質の塊は水素ガスを引き寄せ、より強い電波を発させる。私たちは、これらの累積効果が空の平均電波強度を測定する電波アンテナで検出可能だと予測している。」
地球の大気はこれらの微弱な信号を遮断するため、宇宙空間からの観測が不可欠であり、特に人間の干渉のない月の電波静かな表面が適している。米国、欧州、中国、インドの月へのミッションが競争的に進む中、月面望遠鏡がこの研究を可能にするだろう。
この研究は、最初の星が点灯する宇宙の夜明け時に増幅されたこれらの信号が、Square Kilometre Array (SKA)などのプロジェクトで検出可能だと示唆している。SKAはオーストラリアで建設中の8万本のアンテナからなる国際プロジェクトである。SKAに関わるバルカナ教授は述べた：「古いラジオ局がウェブサイトやポッドキャストをもたらす新しい技術に置き換えられるように、天文学者は電波天文学の範囲を拡大している。科学者が新しい観測窓を開くと、通常驚くべき発見が生まれる。物理学の聖杯は、宇宙の物質の大部分を構成するがその性質がほとんど知られていない謎の物質、暗黒物質の性質を発見することだ。当然、天文学者たちは初期宇宙の宇宙ラジオチャンネルに耳を傾けるのを楽しみにしている。」
このアプローチは、銀河形成前の暗黒物質の純粋な眺めを提供し、宇宙進化の理解を変革する可能性がある。研究はNature Astronomyに掲載された。