Темная материя остается одной из самых загадочных составляющих Вселенной. Хотя она составляет около 85% всей материи, ее природа остается неясной. Исследования темных фотонов, теоретических частиц, которые могут взаимодействовать с темной материей, открывают новые горизонты в понимании космической эволюции. Ученые предполагают, что взаимодействие этих частиц в первые 500 миллионов лет после Большого взрыва могло оставить следы, которые мы можем обнаружить и изучить сегодня.

Темная материя, хотя и невидима, оказывает значительное влияние на структуру и динамику Вселенной. Это не просто космический призрак, а активный участник, который формирует галактики, взаимодействуя с гравитацией. Ученые долгое время пытались понять, как именно темная материя влияет на формирование первых звезд и галактик. Основная проблема заключается в том, что темная материя не взаимодействует с обычной материей, что делает ее трудной для изучения.

Темные фотоны, по мнению исследователей, могут стать ключом к разгадке этой тайны. Эти гипотетические частицы расширяют понятие электромагнетизма в так называемом «темном секторе». Они имеют схожесть с обычными фотонами, но взаимодействуют в основном с темной материей. Шарлотта Мейсон, доцент Центра космической заря Копенгагенского университета, утверждает, что взаимодействие темных фотонов с темной материей могло привести к образованию колебаний, схожих на звуковые волны, которые возникли вскоре после Большого взрыва.

Эти колебания, известные как «темные акустические колебания», могут содержать информацию о том, как темная материя способствовала формированию первых галактик. В ранней Вселенной, когда только начинали образовываться первые звездные системы, темная материя играла решающую роль в создании «лесов» из темной материи, в которых формировались галактики.

Космический рассвет, период, когда начали формироваться первые звезды и галактики, представляет собой уникальную возможность для изучения влияния темной материи на этот процесс. Мейсон отмечает, что во время космической зари влияние галактик, таких как взрывы сверхновых, было менее заметным, что позволяет лучше понять, как темная материя взаимодействовала с обычной материей.

Согласно исследованиям, если темные фотоны действительно существовали в этот период, их взаимодействие с темной материей могло оставить характерные следы в распределении галактик. Эти следы могли бы создать области с различной плотностью, что повлияло бы на скорость формирования галактик — в более плотных областях они возникали быстрее, чем в менее плотных.

Однако обнаружить эти следы не так просто. По мере того как гравитация влияла на развитие колебаний, их признаки постепенно сглаживались. Это значит, что современные наблюдения могут не выявить их так легко. Тем не менее, ученые уверены, что современные радиотелескопы, такие как Hydrogen Epoch of Reionization Array (HERA), обладают достаточной чувствительностью для того, чтобы выявить или исключить присутствие этих сигналов.

Мейсон подчеркивает, что даже при учете сложной физики формирования галактик, если темная материя действительно имеет колебания в определенных масштабах, то HERA сможет их обнаружить. Ученые надеются, что в ближайшие годы удастся получить данные, которые помогут прояснить многие вопросы о темной материи и ее взаимодействиях.