Луна может помочь раскрыть природу темной материи

Будущие миссии на Луну могут принести прорыв в понимании темной материи — невидимой субстанции, которая составляет около 80% всей материи во Вселенной. Наблюдения слабых радиосигналов водорода из эпохи так называемых космических Темных веков позволят определить массу частиц темной материи и выяснить, является ли она "холодной" или "теплой", пишет ScienceDaily.

Команда международных ученых под руководством Хьонбе Парка из Университета Цукуба и при участии профессора Наоки Йошиды из Института астрофизики имени Макса Планка использовала компьютерные симуляции для моделирования ранних космических структур. Исследователи сосредоточились на первых 100 миллионах лет после Большого взрыва, когда еще не существовало звезд и галактик. Именно в это время во Вселенной формировались первичные газовые облака, чье поведение тесно связано со свойствами темной материи.

Расчеты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, показали, что изменения плотности и температуры газа во время гравитационного взаимодействия с темной материей отражаются в 21-сантиметровом радиосигнале атомов водорода. Его сила зависит от того, насколько массивными являются частицы темной материи. Этот эффект может стать ключом к определению, ограничивается ли она формированием больших структур — в случае "теплой" материи, или позволяет возникновение меньших — в случае "холодной".

Сигнал Темных веков ожидают на частотах около 50 МГц и ниже. Однако на Земле его почти невозможно зарегистрировать из-за помех от человеческих технологий и ионосферы. Поэтому оптимальной площадкой считают обратную сторону Луны, где царит "радиотишина".

Несмотря на значительные финансовые и технологические вызовы, интерес к созданию лунных обсерваторий растет. Сейчас считается возможным определить массу частиц темной материи с помощью лунных наблюдений в ближайшие десятилетия. Среди перспективных проектов — японская миссия Цукуйоми, предусматривающая развертывание радиоантенн на поверхности Луны. Авторы нового исследования отмечают, что полученные теоретические результаты могут позволить будущим лунным экспериментам различать конкурентные сценарии темной материи.

Напомним, что исследование Калифорнийского университета в Риверсайде показало, что темная материя может накапливаться в ядрах газовых гигантов, вызывая их коллапс в крошечные черные дыры. Это открывает перспективу использования экзопланет как инструментов для поиска следов темной материи. Если такие планеты останутся стабильными, это может опровергнуть гипотезу сверхтяжелой темной материи.