Лунные миссии и симуляции: как учёные приблизились к разгадке тёмной материи
Международная группа учёных применила компьютерное моделирование, чтобы изучить слабые радиосигналы ранней Вселенной. Эти сигналы, которые планируется регистрировать с обратной стороны Луны, могут раскрыть ключевые свойства тёмной материи.
Обычная материя, из которой состоят звёзды, планеты и всё видимое, составляет лишь 20% Вселенной. Остальные 80% — тёмная материя: загадочная субстанция, не испускающая, не поглощающая и не отражающая свет. Её природа остаётся одной из главных загадок физики. Несмотря на невидимость, тёмная материя формирует галактики (включая Млечный Путь) и крупномасштабную структуру космоса.
Ключевой параметр тёмной материи — масса её частиц. Если частицы лёгкие (менее 5% массы электрона), материя считается «тёплой» и препятствует формированию структур меньше галактик. Тяжёлые частицы делают материю «холодной», ускоряя рост мелкомасштабных структур.
Новое исследование, опубликованное в Nature Astronomy, сосредоточено на газовых облаках эпохи Тёмных Веков — первых 100 млн лет после Большого Взрыва, до появления звёзд. Работу возглавил Хёнбэ Парк (Университет Цукубы) при участии профессора Наоки Ёсиды.
Симуляции показали, как газовые сгустки охлаждались по мере расширения Вселенной, а их плотность и температура влияли на 21-см излучение водорода. Сила этого сигнала зависит от типа тёмной материи (Рис. 2). Разница между сценариями составляет менее милликельвина, что возможно зафиксировать с Луны.
На Земле помехи и ионосфера мешают наблюдениям на частотах ~50 МГц. Обратная сторона Луны, защищённая от радиошума, станет идеальной площадкой. Несмотря на сложности, страны активно развивают лунные миссии, такие как японский проект Tsukuyomi. Это приблизит нас к определению массы частиц тёмной материи в ближайшие десятилетия.
Учёные подчёркивают, что их симуляции помогут оптимизировать дизайн будущих лунных обсерваторий. Например, для Tsukuyomi уже разрабатываются компактные радиоантенны, способные работать в экстремальных условиях. Кроме того, растёт интерес к международной кооперации: объединив данные миссий разных стран, можно ускорить анализ реликтового излучения.
Открытие природы тёмной материи не только заполнит пробел в Стандартной модели физики, но и перевернёт наши представления о роли невидимой массы в эволюции космоса. Как отмечает профессор Ёсида: «Мы стоим на пороге эры, когда Луна станет окном в самые тёмные и загадочные эпохи Вселенной».
Предоставлено: Университет Токио.
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
