Research press release





Judd Bowmanたちの論文では、このシグナルを78メガヘルツで観測できたことが報告されている。観測された吸収プロファイルの幅は予測値とほぼ一致していたが、振幅(吸収深度に対応)が予測値を上回っていた。これは、原始水素ガスの温度が予想より低かったことを示している。

一方、Rennan Barkanaの論文では、水素とそれよりさらに温度の低い暗黒物質との相互作用によって原始水素ガスが冷却された、という考えが示されている。Barkanaは、観測されたシグナルを基に、暗黒物質粒子の質量が陽子数個分に匹敵すると主張している。

A signal from the early Universe, 180 million years after the Big Bang, is reported in a study published in this week’s Nature. Although the signal is mostly as expected, a second Nature paper suggests that one property of it suggests that interactions between normal matter and dark matter took place within the early Universe.

An international effort is underway to detect signals from cosmic dawn - the period during which the first stars formed. Once stars formed in the early Universe, their ultraviolet light is predicted to have penetrated the primordial hydrogen gas, altering the excitation state of the electron in atoms of hydrogen. The transition is called the 21-cm hyperfine line and would cause the hydrogen gas to absorb photons from the cosmic microwave background, imprinting a signature in the radio spectrum that should be observable today at radio frequencies below 200 megahertz.

In the first paper, Judd Bowman and colleagues report the detection of such a signal at 78 megahertz. They find that the width of the observed profile is largely consistent with expectations, but that it has a larger amplitude (corresponding to deeper absorption) than predicted, indicating that the primordial gas was colder than expected.

In a separate study, Rennan Barkana suggests that the gas was cooled through the interaction of hydrogen with something that is even colder - dark matter. On the basis of the observed signal, the author argues that the dark-matter particle is no heavier than several proton masses.

doi: 10.1038/nature25791

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