研究古代無線電信號(hào)或可揭示暗物質(zhì)的真實(shí)本質(zhì)

特拉維夫大學(xué)科學(xué)家日前提出了一種全新的暗物質(zhì)研究方法，通過追蹤宇宙早期“黑暗時(shí)代”留下的微弱射電波，有望揭開暗物質(zhì)的神秘面紗。

研究顯示，暗物質(zhì)團(tuán)簇在早期宇宙中吸引氫氣，促使其釋放出射電信號(hào)。這些信號(hào)至今可能仍在宇宙中傳播，為科研人員提供了直接探測(cè)暗物質(zhì)的新途徑。

特拉維夫大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次預(yù)測(cè)了可被探測(cè)到的古老射電波——這些信號(hào)源自宇宙的“黑暗時(shí)代”，即恒星尚未誕生之前。暗物質(zhì)在這一時(shí)期形成高密度團(tuán)簇，并吸引氫氣發(fā)生強(qiáng)烈射電輻射。通過追蹤這些微弱宇宙回聲，科學(xué)家們或能揭示暗物質(zhì)的真實(shí)屬性。此次研究由特拉維夫大學(xué)薩克勒物理與天文學(xué)院的Rennan Barkana教授領(lǐng)銜，成果已發(fā)表于《自然天文學(xué)》雜志，參與者包括來自日本、印度與英國的學(xué)者。

團(tuán)隊(duì)指出，“黑暗時(shí)代”的射電信號(hào)波長極長，地球大氣層無法接收，必須在太空甚至在月球表面建立射電望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行探測(cè)。隨著美、中、歐、印等國推進(jìn)登月任務(wù)，未來在月面部署大口徑射電望遠(yuǎn)鏡正變得愈發(fā)可行。本項(xiàng)研究為月球基地科學(xué)目標(biāo)提供了新方向——即利用月球環(huán)境捕捉宇宙“黑暗時(shí)代”遺留的信號(hào)。

Barkana教授介紹：“詹姆斯·韋伯空間望遠(yuǎn)鏡已探測(cè)到距今約3億年、最早期的銀河系。我們的研究聚焦于更古老、更神秘的100百萬年時(shí)期，即宇宙‘黑暗時(shí)代’。計(jì)算模擬顯示，暗物質(zhì)在該時(shí)期正形成高密度團(tuán)簇，并吸引氫氣發(fā)射射電波。團(tuán)塊大小受暗物質(zhì)屬性影響，因此可幫助揭示其本質(zhì)。雖然這些團(tuán)簇?zé)o法直接觀測(cè)，但可通過氫氣的射電信號(hào)進(jìn)行推斷。我們預(yù)測(cè)，利用射電天線測(cè)量天空平均射電強(qiáng)度即可捕捉這些信號(hào)。”

“黑暗時(shí)代”射電信號(hào)雖然微弱，但若能克服觀測(cè)難題，將為暗物質(zhì)研究打開新窗口。稍后的“宇宙黎明”時(shí)期，恒星誕生和星光影響將進(jìn)一步增強(qiáng)該信號(hào)，更易被地面望遠(yuǎn)鏡捕捉，但因星系形成復(fù)雜，數(shù)據(jù)解讀難度更大。大型射電陣列（如澳大利亞的‘平方公里陣列’SKA項(xiàng)目）也在研制中，通過全天空射電成像尋找強(qiáng)弱規(guī)律，進(jìn)一步揭示暗物質(zhì)特性。

團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，早期宇宙的“純凈”環(huán)境為暗物質(zhì)屬性研究提供理想實(shí)驗(yàn)室，而當(dāng)前宇宙的暗物質(zhì)已與恒星和星系發(fā)生復(fù)雜相互作用。Barkana教授表示：“隨著射電天文學(xué)技術(shù)革新，我們正步入探索宇宙新階段。物理學(xué)的圣杯即揭示暗物質(zhì)定義、構(gòu)成及屬性，而宇宙‘黑暗時(shí)代’的射電信道或?qū)硗黄啤！?/p>

編譯自/ScitechDaily