Μια διεθνής ερευνητική ομάδα προτείνει ότι οι πρώτες ενδείξεις για τη φύση της Σκοτεινής Ύλης ίσως βρεθούν όχι σε κάποιο επίγειο εργαστήριο, αλλά στη μακρινή πλευρά της Σελήνης. Νέα μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Astronomy στις 16 Σεπτεμβρίου 2025, παρουσιάζει προσομοιώσεις που δείχνουν πώς αχνά σήματα υδρογόνου από την «Σκοτεινή Εποχή» του Σύμπαντος θα μπορούσαν να αποκαλύψουν κρίσιμες πληροφορίες για τη μάζα των σωματιδίων της Σκοτεινής Ύλης.
Η Σκοτεινή Ύλη αποτελεί εδώ και δεκαετίες ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της Φυσικής. Αν και δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν ανακλά φως, οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι συνιστά περίπου το 80% της συνολικής ύλης στο Σύμπαν, με την υπόλοιπη να είναι η «κανονική» ύλη που σχηματίζει άστρα, πλανήτες και γαλαξίες. Η ύπαρξή της προκύπτει από τις βαρυτικές της επιδράσεις, οι οποίες καθορίζουν τη δομή του Σύμπαντος και επιτρέπουν τον σχηματισμό κολοσσιαίων δομών όπως η ίδια η Milky Way.
Ένα από τα κεντρικά ερωτήματα γύρω από τη Σκοτεινή Ύλη είναι η μάζα των σωματιδίων που την απαρτίζουν. Αν τα σωματίδια είναι ελαφριά, τότε μιλάμε για «θερμή» Σκοτεινή Ύλη, η οποία θα εμπόδιζε τον σχηματισμό μικρότερων δομών, πέρα από τους ίδιους τους γαλαξίες. Αντίθετα, αν είναι βαρύτερα, τότε η Σκοτεινή Ύλη είναι «ψυχρή» και διευκολύνει τη δημιουργία μικρότερης κλίμακας κοσμικών δομών. Αυτή η διάκριση έχει τεράστια σημασία τόσο για την Αστρονομία όσο και για τη Σωματιδιακή Φυσική, καθώς θα καθορίσει ποια θεωρητικά μοντέλα έχουν βάση.
Η νέα μελέτη, με επικεφαλής τον Hyunbae Park του University of Tsukuba και με τη συμβολή του Naoki Yoshida από το Kavli IPMU και το Max Planck Institute for Astrophysics, επικεντρώθηκε σε μια περίοδο του Σύμπαντος που προηγήθηκε της δημιουργίας άστρων και γαλαξιών. Η λεγόμενη «Σκοτεινή Εποχή» διήρκεσε περίπου 100 εκατομμύρια χρόνια μετά το Big Bang, όταν το Σύμπαν ήταν ακόμη απλό, αποτελούμενο από υδρογόνο και Σκοτεινή Ύλη.
Οι ερευνητές προχώρησαν σε ακριβείς προσομοιώσεις αυτής της εποχής, αποφεύγοντας τις πολύπλοκες διεργασίες που συνοδεύουν τον σχηματισμό άστρων και γαλαξιών και οι οποίες καθιστούν συχνά τα υπολογιστικά μοντέλα ιδιαίτερα δύσκολα. Οι προσομοιώσεις έδειξαν ότι καθώς το Σύμπαν διαστελλόταν, το αέριο υδρογόνου άρχισε να σχηματίζει πυκνότερους σβώλους υπό την επίδραση της βαρύτητας της Σκοτεινής Ύλης. Οι περιοχές αυτές θερμάνθηκαν από τη συμπίεση και αποτύπωσαν τις διαφορές τους σε μια χαρακτηριστική εκπομπή ραδιοκυμάτων μήκους κύματος 21 εκατοστών, γνωστή και ως γραμμή υδρογόνου.
Η ισχύς αυτού του αρχέγονου σήματος φαίνεται να εξαρτάται άμεσα από το αν η Σκοτεινή Ύλη είναι θερμή ή ψυχρή. Η διαφορά μπορεί να φανεί στη μέση φωτεινότητα της εκπομπής, αν και η απόκλιση είναι μικρότερη από ένα χιλιοστό του βαθμού Κέλβιν. Για να ανιχνευθεί, χρειάζονται παρατηρήσεις σε συχνότητες γύρω στα 50 MHz ή χαμηλότερα – κάτι που είναι σχεδόν αδύνατο από τη Γη, καθώς η ιονόσφαιρα και τα ανθρώπινα ραδιοσήματα μολύνουν δραστικά αυτές τις συχνότητες.
Εκεί έρχεται η Σελήνη. Η αθέατη πλευρά της προσφέρει ένα μοναδικό πλεονέκτημα: είναι προστατευμένη από τον θόρυβο των επίγειων σημάτων, δημιουργώντας ένα ήσυχο περιβάλλον. Αυτός ο παράγοντας καθιστά τη Σελήνη το ιδανικό μέρος για την τοποθέτηση παρατηρητηρίων που θα μπορούσαν να εντοπίσουν το εξαιρετικά αδύναμο σήμα από την Σκοτεινή Εποχή.
Η κατασκευή τέτοιων υποδομών στη Σελήνη παραμένει μια τεράστια τεχνολογική και οικονομική πρόκληση. Ωστόσο, η νέα «κούρσα προς το Διάστημα» που έχει ξεκινήσει τα τελευταία χρόνια, με τη συμμετοχή πολλών χωρών, καθιστά ολοένα και πιο ρεαλιστικό το ενδεχόμενο. Στο πλαίσιο αυτό, η Ιαπωνία εργάζεται ήδη πάνω στο Tsukuyomi project, μια αποστολή που σχεδιάζει την εγκατάσταση ραδιοκεραίων στη Σελήνη για την ανίχνευση αυτών των σημάτων.
Η συμβολή της νέας μελέτης είναι καθοριστική: παρέχει τις θεωρητικές κατευθύνσεις ώστε οι μελλοντικές αποστολές να αξιοποιήσουν στο έπακρο τις δυνατότητές τους. Εάν οι προσομοιώσεις επαληθευτούν με παρατηρήσεις, τότε για πρώτη φορά οι επιστήμονες θα έχουν ένα άμεσο εργαλείο για να μετρήσουν τη μάζα των σωματιδίων της Σκοτεινής Ύλης. Μια τέτοια ανακάλυψη θα σήμαινε ένα κολοσσιαίο βήμα για την κατανόηση όχι μόνο της προέλευσης των γαλαξιών, αλλά και της ίδιας της δομής του Σύμπαντος.
[via]
