Исследователи предполагают, что сразу после Большого взрыва Вселенная находилась в экстремальном состоянии — представляла собой чрезвычайно горячее и плотное «полотно» энергии и материи. Примерно через 380 000 лет после Большого взрыва, когда Вселенная охладилась до температуры почти 3000 кельвин, образовались первые атомы водорода. В этот момент электроны смогли рекомбинировать с протонами, что привело к появлению нейтральных атомов водорода и сделало Вселенную прозрачной для фотонов (это событие известно как эпоха рекомбинации).

Но звезды и галактики начали формироваться лишь спустя сотни миллионов лет. Этап в истории Вселенной, который начался сразу после эпохи рекомбинации и продолжался до появления первых ярких источников света, астрономы называют «‎темными веками». 

Этот период остается одной из самый главных загадок астрономии. Он — переходный этап между однородной, прозрачной Вселенной после рекомбинации и появлением первых светящихся объектов. Исследование «‎темных веков» может дать ответы на вопросы о том, как первоначальные флуктуации в распределении материи эволюционировали в сложную космическую сеть из галактик и скоплений, а также как происходило раннее формирование темной материи и ее влияние на звездообразование.

В то время в космосе не было ярких источников света, которые можно было бы увидеть с помощью современных телескопов. Из-за этого исследователям приходится полагаться на косвенные методы изучения. Хороший пример — нейтральный водород, который испускал в ранней Вселенной радиоволны. 

Статья по теме: Физик предложил новую модель Вселенной без темной материи и темной энергии

В атоме водорода протон и электрон обладают собственными спинами. Когда их спины ориентированы параллельно, атом находится в состоянии с немного более высокой энергией, а когда – антипараллельно, энергия ниже. Переход из высокого энергетического состояния (параллельное расположение спинов) в низкое (антипараллельное) приводит к испусканию фотона в радио-диапазоне с длиной волны около 21 сантиметра (что соответствует частоте примерно 1420 мегагерц).

Обнаружить эти радиосигналы с Земли невозможно — помехи от радиостанций, спутников и смартфонов заглушают древние «послания». Единственное тихое место в радиодиапазоне — обратная сторона Луны. Лунный диск блокирует радиочастотные помех, исходящих с Земли, что создает идеальные условия для наблюдений.

Итальянское космическое агентство (ASI) заключило контракт с частной британской компанией Blue Skies Space на проектирование группировки спутников для изучения ранней Вселенной. Бюджет первого этапа — 200 тысяч евро. Он предполагает создание лишь нескольких аппаратов, которые отправят на лунную орбиту. Столь малое количество спутников на первом этапе означает, что прежде в ASI хотят убедиться, смогут ли опытные образцы зафиксировать радиолинию нейтрального водорода, появившуюся менее чем через миллион лет после Большого взрыва.

Статья по теме: Радиотелескоп на Луне: мечта ученых, которая скоро может стать реальностью

Генеральный директор Blue Skies Space Марселл Тессеньи объяснил, что главная цель проекта — построить карту крупномасштабных структур космоса в эпоху, когда материя только начала объединяться под действием гравитации. «Темные века» предшествовали рождению первых звезд, и данные об этом периоде помогут понять, как формировались галактики.

Орбитальные спутники будут представлять собой «‎кубсаты» — миниатюрные аппараты размером с чемодан, собранные из стандартных коммерческих комплектующих. В будущем их планируют интегрировать в программу Moonlight Европейского космического агентства, которая пока находится на этапе реализации. Эта программа предполагает создание целой сети спутников на лунной орбите для связи и навигации. Blue Skies рассчитывает, что инфраструктура Moonlight обеспечит точное позиционирование их научных аппаратов и поможет передавать собранные данные на Землю.

Статья по теме: Военные США планируют создать на орбите конструкции из живых организмов

Отметим, Итальянское космическое агентство не первая организация, кто обратил свой взгляд на Луны для радиоастрономических наблюдений. Недавно NASA впервые успешно использовало радиотелескоп на Луне. Прибор ROLSES-1 установили на спускаемом аппарате Odysseus, который создала компания Intuitive Machines. Хотя при посадке аппарат опрокинулся, телескопу удалось уцелеть и выполнить часть задач.

Позже в этом году NASA и Министерство энергетики США планируют отправить еще один прибор — телескоп LuSEE-Night. Его установят прямо на обратной стороне Луны. В будущем ученые даже обсуждают идею постройки гигантского лунного телескопа: роботы натянут проволочную сетку в кратере, превратив его в антенну.

Если миссия Blue Skies осуществится, ученые получат инструмент для изучения эпохи, о которой сегодня можно лишь строить гипотезы. Успех проекта также докажет, что даже небольшие частные компании способны участвовать в прорывных космических исследованиях.