Nya datorimulationer tyder på att en svag radiosignal från universums tidiga mörka åldrar kan bära detekterbara spår av mörk materia. Forskare från japanska universitet förutspår variationer i denna 21-centimeterssignal som kan avslöja egenskaper hos den osynliga substansen. Månradio teleskop kan snart fånga dessa ekon för att undersöka kosmiska mysterier.
Universum uppstod för 13,8 miljarder år sedan i Big Bang, en explosiv expansion som lade grunden för kosmisk evolution. Omkring 400 000 år senare, när kosmos kyldes ner och atomer bildades, inträde den mörka eran – en 100 miljoner år lång period av dunkel innan de första stjärnorna tände tomrummet. Under denna tysta epok tros vätatoms ha avgett subtila radiovågor vid en våglängd på 21 centimeter. Dessa svaga signaler, bevarade över miljarder år, erbjuder ett fönster in i universums spädbarnsår. Ett team från University of Tsukuba och University of Tokyo har använt avancerade superdatorimulationer för att modellera hur dessa emissioner kan interagera med mörk materia, som utgör ungefär 80 procent av universums massa men förblir oupptäckt direkt. Modellerna förutspår en genomsnittlig ljusstyrketemperatur för signalen på cirka 1 millikelvin över himlen. Mörk materiets inflytande kan införa fluktuationer av jämförbar storlek, vilket ger ledtrådar till partiklarnas massa och hastighet. Genom att observera signalen över ett brett frekvensband runt 45 MHz hoppas astronomer avkoda dessa mönster. Detektion från jorden är utmanande på grund av atmosfäriskt och teknologiskt brus. Därför vänds blicken mot månen, där uppdrag som Japans Tsukuyomi-projekt planerar att placera radioteleskop i en störningsfri miljö. Framgång här skulle kunna belysa mörk materiets roll i universums bildande. Resultaten publiceras i Nature Astronomy och framhäver 21-centimeterssignalens potential som verktyg för kosmologi.