El universo comenzó hace unos 13.800 millones de años con el Big Bang, un momento de expansión extremadamente rápida. Unos 400.000 años después, cuando el universo se enfrió lo suficiente como para que se formaran átomos, entró en una fase larga y tranquila conocida como la “Edad Oscura”. Este período duró aproximadamente 100 millones de años y terminó cuando las primeras estrellas y galaxias finalmente se encendieron y comenzaron a producir luz.
Aunque el universo estaba oscuro en ese momento, no estaba completamente en silencio. Los científicos creen que los átomos de hidrógeno emiten ondas de radio muy débiles con una longitud de onda de 21 cm. Se cree que estas señales preservan información valiosa sobre las primeras etapas de la historia cósmica.
Simulaciones del universo primitivo y la materia oscura.
Utilizando simulaciones numéricas avanzadas, investigadores de la Universidad de Tsukuba y la Universidad de Tokio investigaron cómo podría comportarse esta señal de 21 cm según diferentes teorías de la materia oscura. La materia oscura es una forma invisible de materia que constituye aproximadamente el 80% de toda la materia del universo.
Al recrear la composición y el movimiento del gas y la materia oscura en el universo joven en potentes supercomputadoras, el equipo de investigación pudo predecir la intensidad de las emisiones de radio durante la Edad Media con una precisión sin precedentes.
Lo que la señal podría revelar sobre la materia oscura
Las simulaciones sugieren que durante la edad oscura el gas hidrógeno produjo una señal distinta con una temperatura de brillo de aproximadamente 1 mikelvin (una milésima de grado) promediada en todo el cielo. Es importante destacar que se espera que la materia oscura provoque variaciones en esta señal de tamaño similar.
Por lo tanto, medir la señal de radio general en un amplio rango de frecuencia de aproximadamente 45 MHz puede proporcionar información importante sobre la materia oscura, incluida la masa y el movimiento de sus partículas.
¿Por qué los científicos miran la luna?
Para detectar una señal tan extremadamente débil, los astrónomos necesitan un lugar libre de interferencias causadas por la atmósfera terrestre y la tecnología humana. Varias misiones lunares próximas, incluido el proyecto Tsukuyomi de Japón, tienen como objetivo colocar radiotelescopios en la Luna por este motivo.
Si estos instrumentos lunares logran capturar señales de radio antiguas, podrían ofrecer una nueva y poderosa forma de investigar la naturaleza de la materia oscura y profundizar nuestra comprensión de cómo comenzó el universo.
Financiamiento y Acreditación
HP recibió el apoyo parcial de la subvención NSF PHY-2309135 para el Instituto Kavli de Física Teórica (KITP). reconoce el apoyo financiero de NY JSPS International Leading Research 23K20035. RB y NY reconocen la beca por invitación JSPS S24099.
