Pământul poate înota printr-un ocean de materie întunecată — și valurile din acel ocean invizibil care se lovesc de atmosfera superioară a planetei noastre pot genera unde radio detectabile care ne permit să găsim în sfârșit această componentă evazivă a universului, potrivit noilor cercetări teoretice.
O mulțime de dovezi astrofizice și cosmologice indică existența materiei întunecate, de la curbele de rotație inexplicabile ale anumitor galaxii până la creșterea celor mai mari structuri din univers. Încercările de a explica această mare varietate de observații cu formulări alternative ale gravitatie au eșuat, așa că marea majoritate a astronomilor cred că materia întunecată este o formă necunoscută de materie care interacționează doar rar cu lumina sau cu materia normală.
Dar aceasta este o idee foarte largă, care cuprinde o mulțime de posibilități. Materie întunecată poate fi format din particule masive, dar căutările pentru aceste tipuri de particule s-au dovedit în mare parte goale. Deci, o alternativă intrigantă este că materia întunecată este excepțional de lumină, fie sub formă de particule teoretice cunoscute sub denumirea de „axioni”, fie ca o formă exotică de foton care poartă un pic de masă.
Cu această luminozitate incredibilă – de milioane de ori mai ușoară decât cele mai ușoare particule cunoscute – materia întunecată ar putea acționa în moduri foarte ciudate. În special, în loc să apară sub formă de gloanțe punctiforme individuale, materia întunecată ar face-o se comportă mai mult ca niște valuri mari acea zgomot în jurul cosmosului.
Într-o studiu recent publicat pe serverul de preprint arXiv, fizicienii au explorat modele de materie întunecată ultra-uşoară care nu era în întregime întunecată, permiţându-i să interacţioneze extrem de rar cu materia normală. De cele mai multe ori, aceste interacțiuni abia s-au înregistrat, producând nimic detectabil. Dar, în cazuri rare, materia întunecată și materia normală au interacționat suficient pentru a produce o cantitate considerabilă de unde radio.
Acest lucru s-ar întâmpla atunci când materia întunecată ar întâlni a plasmă iar când frecvența undelor de materie întunecată s-a aliniat cu frecvența undelor de plasmă. Când se întâmpla acest lucru, avea să apară o rezonanță, amplificând interacțiunea și producând radiații sub formă de unde radio, au sugerat modelele echipei.
Universul nu este străin de plasme – toate stelele aruncă plasmă în spațiu sub formă de vânt stelar – așa că teoreticienii exploraseră deja producerea undelor radio datorită interacțiunii materiei întunecate cu medii precum corona solară sau mediul interstelar. Dar în această nouă cercetare, oamenii de știință au descoperit un punct de interacțiune mult mai aproape de casă: ionosfera planetei noastre.
Ionosfera Pământului este stratul subțire și fierbinte al atmosferei superioare și constă dintr-o colecție liberă de particule ionizate (încărcate) – o plasmă. În mod natural, are valuri care trec prin ea, iar cercetătorii au descoperit că acele valuri pot interacționa cu valuri de materie întunecată ipotetică care ar putea să curgă Pământul.
Undele radio produse de această interacțiune ar fi abia detectabile. Dar cercetătorii au descoperit că, folosind o antenă radio atent reglată pentru a căuta o anumită frecvență a undelor radio pe parcursul unui an, ar putea fi capabili să detecteze aceste unde.
Această idee este deosebit de promițătoare, deoarece ionosfera Pământului oferă mai multe avantaje față de alte surse de unde radio produse de materie întunecată. În primul rând, ionosfera reflectă în mod natural multe unde radio din spațiul profund, ceea ce o face relativ lipsită de semnale contaminante. În al doilea rând, ionosfera este chiar deasupra noastră, ușor de accesat și deja subiect de monitorizare și studiu constant.
E o lovitură lungă. Această formă de materie întunecată este foarte teoretică și ar dura ani, dacă nu decenii, pentru a perfecționa tehnica de observare pentru a căuta aceste unde radio. Dar dacă funcționează, ar fi o mină de aur, permițându-ne să studiem unul dintre cele mai misterioase elemente din univers chiar în pragul nostru cosmic.