Před zhruba 13,8 miliardami let vznikl vesmír v okamžiku zvaném Velký třesk. Krátce poté se začal rozpínat, chladnout a po několika stech tisících let se ponořil do období, které vědci nazývají „temným věkem“. V té době neexistovaly hvězdy ani galaxie, pouze plyn z vodíku a neviditelná temná hmota.

Právě tehdy mohly vodíkové atomy vysílat extrémně slabé rádiové vlny o vlnové délce 21 centimetrů. Tyto stopy by mohly nést informace o rozložení látky a temné hmoty ve vesmíru dávno před vznikem prvních hvězd.

Ačkoliv jde o nepatrný signál – zhruba jednu tisícinu kelvinu v tzv. „jasové teplotě“ –, právě tato drobná odchylka by mohla být klíčem k pochopení jedné z největších záhad moderní fyziky.

Když simulace odhalí, co lidské ucho neslyší

Tým vědců z univerzit v Tsukubě a Tokiu využil superpočítače, aby nasimuloval, jak by tyto 21centimetrové vlny mohly vypadat při různých scénářích chování temné hmoty.

Zdroj: Shutterstock

Zkoumali například, jak by temná hmota ovlivňovala hustotu plynu nebo rychlost jeho chladnutí. Výsledkem bylo zjištění, že temná hmota může měnit charakter těchto signálů v podobném rozsahu jako samotný vodíkový plyn – tedy zhruba o 1 milikelvin.

To znamená, že pozorováním těchto drobných rozdílů v rádiovém spektru by mohlo být možné zjistit, jak těžké a jak rychlé částice temné hmoty skutečně jsou.

Proč právě Měsíc?

Zemská atmosféra a zejména rušení způsobené rádiovým provozem dělá detekci tak slabých vln prakticky nemožnou. Proto vědci navrhují, aby nové radioteleskopy vznikly přímo na odvrácené straně Měsíce – v místě, kde panuje absolutní ticho.

Tam by měly lunární antény – například v rámci japonského projektu Tsukuyomi – zachytit rádiové frekvence kolem 45 MHz, které odpovídají právě signálům z temného věku.

Pokud se podaří tyto vlny zaznamenat, věda získá vůbec první přímé měření z období, kdy se vesmír teprve formoval – a kdy temná hmota poprvé začala ovlivňovat jeho tvar.

Cesta k pochopení neviditelného vesmíru

Temná hmota tvoří podle současných modelů asi 80 % veškeré hmoty ve vesmíru, přesto ji nikdo nikdy přímo nepozoroval. Víme o ní pouze díky gravitačním efektům – ohýbání světla, pohybu galaxií nebo tvaru kosmických struktur.

Nový přístup japonských vědců by mohl konečně přinést experimentální data, nikoli jen teorie. Vlny z období temna jsou totiž jako otisk prstu raného vesmíru. V případě, že se podaří ten otisk přečíst, možná zjistíme, z čeho je „lepidlo“ vesmíru skutečně složené.

Projekt, který se zatím odehrává především ve virtuálním světě simulací, má podle odborníků z Nature Astronomy obrovský potenciál. Studie „The signature of subgalactic dark matter clumping in the global 21-cm signal of hydrogen“, publikovaná v září 2025, naznačuje, že zachycení tohoto signálu by mohlo být dosažitelné během příští dekády.