新しいコンピュータシミュレーションによると、宇宙初期の暗黒時代からの微弱な電波信号が、検出可能な暗黒物質の痕跡を含んでいる可能性がある。日本大学の研究者らは、この21センチメートル信号の変動を予測し、見えない物質の性質を明らかにするかもしれない。月面電波望遠鏡がこれらの反響をまもなく捉え、宇宙の謎を探る可能性がある。
宇宙は138億年前のビッグバンで生まれ、爆発的な膨張が宇宙進化の舞台を整えた。約40万年後、宇宙が冷え原子が形成されると、暗黒時代に入った—最初の星が虚空を照らす前の1億年間の暗黒期である。この静かな時代中、水素原子は21センチメートル波長の微弱な電波を放出したと信じられている。これらの微弱信号は数十億年にわたり保存され、宇宙の幼少期への窓を提供する。筑波大学と東京大学のチームは、高度なスーパーコンピュータシミュレーションを用いて、これらの放出が暗黒物質—宇宙の物質の約80%を占めるが直接検出されていない—とどのように相互作用するかをモデル化した。モデルは、空全体で信号の平均輝度温度が約1ミリケルビンになると予測する。暗黒物質の影響は同規模のゆらぎを引き起こし、粒子の質量と速度の手がかりを提供する可能性がある。45MHz前後の広い周波数帯で信号を観測することで、天文学者らはこれらのパターンを解読することを望む。地球上での検出は大気や技術的ノイズのため困難である。そこで、干渉のない環境で電波望遠鏡を展開する日本のツクヨミ・プロジェクトなどの月面ミッションに注目が集まる。ここでの成功は、宇宙形成における暗黒物質の役割を明らかにするだろう。結果はNature Astronomyに掲載され、21センチメートル信号の宇宙論ツールとしての可能性を強調している。