作者：佩萨赫·本森（Pesach Benson） • 2025年9月30日

耶路撒冷，2025年9月30日（TPS-IL）——特拉维夫大学于周一宣布，以色列科学家概述了一种研究暗物质的突破性方法，为直接观测构成宇宙大部分物质的神秘物质提供了窗口。

暗物质是一种不发射、吸收或反射光的物质，这使得望远镜无法看到它。科学家知道它的存在，仅仅是因为它对星系和宇宙大规模结构产生了引力效应。据估计，宇宙中约85%的物质都是暗物质，但其成分仍然未知，因为尚未直接探测到任何暗物质粒子。

这项新研究由特拉维夫大学萨克勒物理与天文学院的雷南·巴尔卡纳（Rennan Barkana）教授领导，提出探测宇宙最早时期（即大爆炸后约1亿元年的宇宙黑暗时代）所发射的微弱无线电波。该研究发表在《自然·天文学》（Nature Astronomy）上，表明暗物质在这一早期阶段形成了密集的团块，吸引了氢气并产生了微弱但可测量的无线电发射。

巴尔卡纳表示：“美国宇航局（NASA）的新詹姆斯·韦布空间望远镜最近发现了遥远的星系，其光线在大爆炸后约3亿元年到达我们这里。我们的新研究探讨了一个更早、更神秘的时代：宇宙黑暗时代，即大爆炸后仅1亿元年。”

“计算机模拟预测，整个宇宙中的暗物质正在形成密集的团块，这些团块后来有助于形成第一批恒星和星系。这些团块的预测大小取决于暗物质的未知特性，因此有助于阐明这些特性，但它们无法被直接看到。然而，这些暗物质团块吸入了氢气，并导致其发射出更强的无线电波。我们预测，所有这些的累积效应可以通过测量天空中平均无线电强度的无线电天线来探测。”

观测这些信号在技术上具有挑战性，因为地球大气层会阻挡微弱的无线电波，这需要使用太空望远镜——为了获得更高的稳定性，这些望远镜可能会部署在月球上。

研究指出：“我们正在见证一场国际太空竞赛，许多国家旨在用探测器和宇航员重返月球。美国、欧洲、中国和印度的航天机构正在为月球开发寻找有价值的科学目标，而探测来自宇宙黑暗时代的无线电波提供了一个引人注目的目标。”

预计随后的时期（例如第一批恒星形成的宇宙黎明）会产生更强的无线电信号。这些信号可以从地球上进行测量，尽管对其进行解读因恒星形成的干扰而变得复杂。巴尔卡纳是平方公里阵列（SKA）项目的成员，该国际项目在澳大利亚部署了8万根无线电天线，以绘制这些发射图并追踪早期暗物质团块在天空中的印记。

巴尔卡纳说：“来自宇宙黑暗时代的无线电信号应该相对微弱，但如果能克服观测上的挑战，它将为检验暗物质的性质开辟新途径。在当今的宇宙中，暗物质与恒星和星系相互作用了数十亿年，这使得解读其特性变得困难。在早期宇宙中观察它为我们提供了一个原始的实验室，可能会揭示暗物质到底是什么。”

巴尔卡纳表示：“当科学家打开一个新的观测窗口时，通常会随之带来令人惊叹的发现。物理学的圣杯是揭开暗物质的特性。这项研究指出了一种我们最终可能做到这一点的方法，即调谐到早期宇宙的宇宙无线电频道，并一窥所有星系（包括我们自己的银河系）赖以建立的隐形骨架。”