در نور ستاره هیولا، اشاره ای به تاریکی | مجله کوانتا

اکتبر گذشته، هنگامی که تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین پرتوهای طولانی خود را از آسمان در نزدیکی صورت فلکی اریدانوس پرتاب کرد، اخترشناسان شروع به جمع آوری داستان یک نقطه نورانی کم نور و لرزان کردند که به نظر می رسید از عمیق ترین فرورفتگی های کیهان بیرون آمده است.

هر چه بود، برای مدت طولانی درخشید تا یک ابرنواختر باشد. یک ستاره نیز از روی میز خارج شد. گفت: «احساس می‌کنم که احتمالاً در یکی از این فیلم‌های CSI هستید، که یک کارآگاه هستید. خوزه ماریا دیگو، یک اخترفیزیکدان در موسسه فیزیک کانتابریا در اسپانیا که برای رمزگشایی سیگنال کار می کرد. شما مظنونان زیادی روی میز دارید و باید آنها را یکی یکی از بین ببرید.»

دیگو و همکارانش اخیراً گزارش دادند که به نظر می رسد لکه نور ضعیفی از آن می آید یک سیستم ستاره ای افراطی آنها به Mothra ملقب شدند - یک جفت ستاره ابرغول که در دوران شکوفایی خود، 10 میلیارد سال پیش، تقریباً از هر چیز دیگری در کهکشان خود برتری داشتند.

در آن زمان، کل جهان جوان‌تر از زمین کنونی بود. سیاره ما تنها زمانی شروع به ادغام کرد که فوتون های موترا در سفر کیهانی خود به دنیایی که یک تلسکوپ فضایی غول پیکر حساس به فروسرخ را درست در زمان مناسب برای گرفتن نور آنها به نیمه راه رسیدند، رسیدند. تشخیص نور ساطع شده از منظومه های ستاره ای منفرد که مدت ها پیش غیرممکن بود. اما Mothra که از نام هیولای کایجو الهام گرفته شده از پروانه ابریشم گرفته شده است، تازه‌ترین مورد در رشته اخیر قدیمی‌ترین، دورترین، اخترشناسان منظومه‌های ستاره‌ای بسیار عالی است که در تصاویر JWST و تلسکوپ فضایی هابل یافته‌اند. و در یک پیچ و تاب، در حالی که موترا و برادران وحشی اش به خودی خود اجسام اخترفیزیکی جذابی دارند، چیزی که دیگو را بیش از همه هیجان زده می کند این است که به نظر می رسد نور ستارگان هیولا کلاس بسیار متفاوتی از جسم شناور بین آن و زمین را نشان می دهد: در غیر این صورت نامرئی است. توده ای از ماده تاریک که او و همکارانش محاسبه کردند بین 10,000 تا 2.5 میلیون برابر جرم خورشید وزن دارد.

اگر چنین جسمی واقعا وجود داشته باشد - نتیجه گیری اولیه در حال حاضر - می تواند به فیزیکدانان کمک کند تا نظریه های خود را در مورد ماده تاریک محدود کنند و شاید، فقط شاید، معمای جرم غیرقابل توضیح جهان را حل کنند.

از سال 2023، تلاش‌های آزمایشگاهی برای تراول کردن ذرات ماده تاریک منفرد خالی از آب درآمدند و برخی از اخترفیزیکدانان را با این ظن بد عمل‌گرایانه مواجه کرد که تنها راهی که انسان‌ها می‌توانند بر روی این ماده مرموز کولیس بگذارند، مطالعه اثرات گرانشی آن بر جهان گسترده‌تر است. بنابراین تیم دیگو و سایرین در حال جستجوی خطوط شبح مانند اجرام تاریک در کیهان هستند. آنها امیدوارند کوچکترین توده های ماده تاریک موجود را شناسایی کنند - که به نوبه خود به فیزیک اساسی خود ذره ماده تاریک بستگی دارد. اما توده های ماده تاریک خالص فقط خود را به ستاره شناسان نشان نمی دهند. تیم ها از ترفندهای مشاهده ای برای جذب چنین سایه هایی از سایه ها استفاده می کنند. اکنون اخترشناسان بر روی پدیده‌های کیهانی تمرکز می‌کنند، از لنزهای گرانشی تاب‌دهنده فضا - نوعی ذره‌بین نامرئی و تحت سلطه ماده تاریک که Mothra را نشان می‌دهد - تا جریان‌های بال‌انگیز و نوار مانند ستاره‌هایی که به خانه نزدیک‌تر هستند. تاکنون، این تلاش‌ها بسیاری از انواع مدل‌های محبوب به نام «ماده تاریک گرم» را رد کرده‌اند.

گفت: "شما نمی توانید ماده تاریک را لمس کنید." آنا نیرنبرگاخترفیزیکدانی در دانشگاه کالیفرنیا، مرسده که در جستجوی حباب های تیره بین ستاره ای با JWST است. اما یافتن سازه های کوچک ساخته شده از آن؟ "به همان اندازه نزدیک است."

هالو، هالو، هالو

آنچه ما در مورد ماده تاریک می دانیم در خطوط مبهم و مبهم وجود دارد. شواهد چندین دهه حاکی از آن است که یا تئوری های گرانش ناقص هستند، یا همانطور که اخترفیزیکدانان معمولاً استدلال می کنند، یک ذره ماده تاریک جهان را تحت تأثیر قرار می دهد. در یک رصد کلاسیک، به نظر می‌رسید که ستارگان در حومه کهکشان‌ها به رقابت می‌پردازند که گویی در یک چنگال گرانشی بسیار قوی‌تر از آنچه ماده مرئی نشان می‌دهد نگه داشته شده‌اند. با اندازه‌گیری حرکات این ستارگان و به‌کارگیری تکنیک‌های دیگری که مناطقی از فضا را با وزن اضافی شناسایی می‌کنند، اخترشناسان می‌توانند نحوه توزیع ماده تاریک جهان در مقیاس‌های بزرگ‌تر را تجسم کنند.

نیرنبرگ گفت: «اگر ما عینک ماده تاریک داشتیم، در اطراف هر کهکشانی احتمالاً «ساختاری بزرگ، مبهم، گسترده و هندوانه‌ای شکل را می‌دیدیم که بسیار بزرگتر از خود کهکشان است». برای راه شیری خودمان، اخترشناسان تخمین می زنند که این پیله پراکنده و تیره - که هاله نامیده می شود - وزنی تقریباً یک تریلیون خورشیدی دارد و بیش از 10 برابر پهن تر از قرص مارپیچی ستاره های کهکشان است.

با این حال، در مقیاس‌های کوچک‌تر بزرگ‌نمایی کنید و قطعیت علمی از بین می‌رود. آیا هاله ماده تاریک کهکشان راه شیری یک اسکمیر صاف است؟ یا به صورت توده ای به نام هاله فرعی چیده شده است؟ و اگر چنین است، اندازه آن دسته ها چیست؟

پاسخ ها می توانند به دانشمندان اجازه دهند تا ماهیت واقعی ماده تاریک را شناسایی کنند. مدل‌های چگونگی تکامل جهان ساختار فعلی‌اش - یک شبکه کیهانی، بافته شده توسط رشته‌های مرواریدی کهکشان‌ها - پیش‌بینی می‌کنند که ذرات ماده تاریک، هر چه که هستند، در چند صد هزار سال اول پس از انفجار بزرگ، در توده‌های کوچک و متصل به گرانش جمع می‌شوند. بسیاری از آن توده ها با هم ادغام شدند و در نهایت ماده مرئی را به خود جذب کردند. آن ها به دانه های کهکشان ها رشد کردند. اما برخی از کوچک‌ترین هاله‌های تاریک که با هم ادغام نشده‌اند باید همچنان به‌عنوان «بقایای شکل‌گیری ساختار در جهان اولیه» وجود داشته باشند. اتان نادلراخترفیزیکدان رصدخانه کارنگی و دانشگاه کالیفرنیای جنوبی. "مثل ماشین زمان."

یافتن و سنجیدن این توده‌های باقی‌مانده به فیزیکدانان کمک می‌کند تا بر فیزیک اصلی ماده تاریک - از جمله جرم ذره مرموز و «دما» آن، یک اصطلاح گمراه‌کننده که سرعت زیپ ابرهای ذرات منفرد را در اطراف آن تشریح می‌کند، تسلط پیدا کنند.

یکی از مظنونان اصلی در معمای ماده تاریک، ماده تاریک سرد است، دسته‌ای از مدل‌ها که در آن مقصران ذرات نسبتاً سنگین و کند هستند. یک مثال یک ذره عظیم با تعامل ضعیف یا WIMP است. اگر این نظریه ها درست باشد، چنین ذرات به راحتی در توده های خود گرانشی در کیهان اولیه مستقر می شدند، که برخی از آنها ممکن است به کوچکی جرم زمین باشند. امروزه، این مینی هاله‌های ماده تاریک همچنان باید در داخل و اطراف هاله جمعی بزرگ‌تر کهکشان‌هایی مانند کهکشان راه شیری سرگردان باشند.

اما اگر ذرات ماده تاریک سبک‌تر سریع‌تر در کیهان اولیه حرکت کنند، همانطور که کلاس رقیب مدل‌های ماده تاریک "گرم" نشان می‌دهد، تنها توده‌های بزرگ‌تر با کشش گرانشی شدیدتر می‌توانستند تشکیل شوند. این مدل‌ها نشان می‌دهند که برشی برای ساختارهای ماده تاریک وجود دارد، حداقل جرمی که در زیر آن هاله‌ها وجود ندارد. بنابراین، هرگاه کسی یک هاله تاریک جدید و شناخته شده جدید (مانند هاله ادعایی بین زمین و موترا) را کشف کند، نظریه پردازان مجبور می شوند سناریوهای به تدریج سردتر را رد کنند.

کلاس محبوب دیگری از مدل‌ها، به نام ماده تاریک فازی، فقط زمزمه یک ذره ماده تاریک را فرض می‌کند - شاید 10²⁸ بار سبک تر از یک الکترون به عنوان مثال، ذرات فرضی به نام آکسیون می توانند در این محدوده اندازه و همچنین نسبتا سرد باشند. این وزنه‌ها بیشتر شبیه امواج هستند تا ذرات و در سراسر کهکشان‌ها موج می‌زنند. مانند ماده تاریک گرم، این تجسم موج مانند توده های گرانشی را در مقیاس های جرمی کوچکتر از کهکشان ها تشکیل نمی دهد. اما ماده تاریک فوق‌سبک می‌تواند چیز دیگری هم داشته باشد. همانطور که امواج ماده تاریک فازی در یک هاله روی یکدیگر می چرخند، ممکن است الگوهای تداخل کوچکتری به نام گرانول ایجاد کنند - مناطقی با ظاهر دانه ای که در آنها چگالی ماده تاریک بیشتر است - که امضای گرانشی قابل اندازه گیری خود را ایجاد می کند.

رد برخی از این تئوری ها مستلزم یافتن هاله های ماده تاریک با جرم کمتر و کمتر است. جست‌وجو با شناسایی کوچک‌ترین هاله‌های شناخته شده برای قنداق کردن کهکشان‌های کوتوله، توده‌های ماده تاریک که هنوز صدها میلیون جرم خورشیدی وزن دارند، آغاز شد و اکنون به سوی ناشناخته‌ها پیش می‌رود. با این حال، مشکل این است که این هاله‌های تاریک کوچک فرضی احتمالاً فاقد وزن گرانشی لازم برای جذب ماده منظم و مشتعل کردن ستاره‌ها هستند. آنها را نمی توان مستقیماً دید - آنها کمی بیشتر از سایه های سنگین هستند. گفت: «تعقیب شواهد در جریان است متیو واکراخترفیزیکدان دانشگاه کارنگی ملون. "فقط پیدا کردن آن سخت است."

درس هایی از لنزها

پیشرفته ترین جستجوهای امروزی برای پیگیبک کوچک و تاریک زیر هاله ای در یک پدیده تقریبا معجزه آسا: عدسی گرانشی. پیش‌بینی‌شده توسط انیشتین، عدسی‌های گرانشی مناطقی از فضا-زمان تاب‌خورده هستند که یک جسم عظیم را احاطه کرده‌اند. میدان گرانشی آن جسم - عدسی - نور پس زمینه را به همان شکلی که یک ذره بین می تواند تصویر مورچه را بزرگ کند یا نور خورشید را به اندازه کافی برای روشن کردن آتش متمرکز کند، منحرف و متمرکز می کند.

هر تراز عدسی شامل یک منبع نور است که از سواحل دور جهان و خود عدسی می تابد. اغلب، این عدسی‌ها کهکشان‌های عظیم یا خوشه‌های کهکشانی هستند که فضا-زمان را منحرف می‌کنند و اتفاقاً به‌طور تصادفی کیهانی بین آن منبع دور و زمین هم‌سطح می‌شوند. لنزها طیف وسیعی از جلوه‌های نوری را تولید می‌کنند، از قوس‌های نور گرفته تا کپی‌های متعدد از منبع پس‌زمینه یکسان گرفته تا تصاویر بسیار بزرگ‌نمایی شده از اجسامی که در غیر این صورت برای دیدن بسیار دور بودند.

در سال 2017، اخترشناسان تنها با ماهیگیری از طریق کیهان با لنز عکس گرفتند. ایکاروسستاره ای که حدود 9 میلیارد سال پیش روشن شد. اخیراً آنها Earendel 13 میلیارد ساله را پیدا کردند که رکورددار فعلی باستانی ترین ستاره است. به همان اندازه نور می تاباند به تنهایی به اندازه 1 میلیون خورشید آنها همچنین گودزیلا، یک ستاره دوردست پر انرژی را دیدند تحت یک انفجار انفجاریو هیولای همکار گودزیلا، موترا، که به نظر می رسد نوع مشابهی از شی متغیر باشد. (دیگو در مورد روند نامگذاری تیمش گفت: "بله، ما با این کار سرگرم می شویم."

اما لنزهای گرانشی فقط دریچه هایی به سوی دیگر جهان نیستند. شکارچیان ماده تاریک مدت‌هاست که لنزها را حداقل به اندازه آنچه بزرگ‌نمایی می‌کنند جالب می‌دانند. روش‌های دقیقی که در آن لنز تصویر پس‌زمینه را منحرف می‌کند و منحرف می‌کند، با نحوه توزیع جرم در و اطراف کهکشان یا خوشه عدسی‌کننده مطابقت دارد. اگر ماده تاریک در توده‌های کوچک بدون ستاره در الگوی شناخته شده هاله‌های به‌اندازه کهکشان وجود داشته باشد - خب، ستاره‌شناسان نیز باید بتوانند نور خمیده اطراف آن توده‌ها را ببینند.

کوچک‌ترین هاله‌های تاریک که از طریق این روش شناسایی می‌شوند، در حال حاضر با کوچک‌ترین هاله‌های اندازه‌گیری شده در اطراف کهکشان‌های کوتوله رقابت می‌کنند. در سال 2020، تیمی از جمله نیرنبرگ از تلسکوپ فضایی هابل و رصدخانه کک در هاوایی برای مشاهده تصاویر بزرگ‌نمایی شده از اختروش‌ها - فانوس‌های فروزان نور ساطع شده از ماده که در سیاه‌چاله‌ها ساطع می‌شوند - استفاده کردند. شواهدی برای هاله های تاریک به کوچکی صدها میلیون جرم خورشید یافت. این همان اندازه هاله ناهموار مربوط به کوچکترین کهکشانها است، سطحی از توافق آماری که نادلر در یک مطالعه سال بعد منتشر شد و برای رد مدل‌های ماده تاریک گرم متشکل از ذراتی سبک‌تر از حدود 1/50 الکترون مورد استفاده قرار گرفت و در آن‌ها چنین توده‌های کوچکی هرگز نمی‌توانستند تشکیل شوند.

در همین حال، امسال، دو تیم از اختروش‌های عدسی‌دار برای جست‌وجوی دانه‌هایی از ذرات ماده تاریک فازی و پر وزن استفاده کردند - دانه‌هایی که از طریق فرآیندی مشابه فرآیندی که باعث می‌شود موج‌ها روی سطح یک استخر پدیدار شوند، تشکیل می‌شوند. یکی از این مطالعات، دوون پاول موسسه ماکس پلانک برای اخترفیزیک او گفت: «شما به این توزیع بسیار آشفته و ناهموار موضوع پی می‌برید. "این فقط تداخل موج است."

تجزیه و تحلیل تیم او، در ژوئن منتشر شد اطلاعیه های ماهانه انجمن نجوم سلطنتی، شواهدی برای آن پیدا نکرد اثرات ماده تاریک موج مانند در تصاویر با وضوح بالا از کمان های نور از یک عدسی گرانشی، نشان می دهد که ذره تاریک باید سنگین تر از کوچکترین نامزدهای فازی باشد. اما یک مطالعه آوریل در نجوم طبیعت، به رهبری آلفرد امروت از دانشگاه هنگ کنگ، به چهار کپی عدسی از یک اختروش پس زمینه نگاه کرد و به نتیجه مخالف رسید: آنها استدلال کردند عدسی ساخته شده از ماده تاریک فازی، بهتر توضیح داده شد نوسانات کوچک در داده های آنها. کارشناسان خارج از هر دو تیم می گویند با توجه به اینکه سیگنال های مورد انتظار ظریف هستند و رویکرد آزمایشی جدید است، یافته های متناقض کاملاً تعجب آور نخواهد بود. کوانتوم.)

در همین حال، نیرنبرگ و همکارانش سال گذشته را با استفاده از JWST برای مشاهده عدسی‌های گرانشی که اختروش‌ها را بزرگ‌نمایی می‌کنند، با هدف آزمایشی انتشار اولین تحلیل خود در سپتامبر سپری کرده‌اند. در تئوری، آن‌ها محاسبه می‌کنند که توانایی JWST برای کشف ساختار در مقیاس کوچک در عدسی‌ها باید نشان دهد که آیا هاله‌های تاریک به‌عنوان توده‌های کاملاً نامرئی و بدون ستاره با گستره‌ای از ده‌ها میلیون جرم خورشیدی وجود دارند یا خیر. اگر چنین باشد، آن هاله‌ها قوی‌ترین محدودیت‌ها را در مورد اینکه ماده تاریک چقدر می‌تواند «گرم» باشد، اعمال می‌کنند.

این روش حتی جدیدتر برای مشاهده ستارگان دوردست مانند Mothra از طریق عدسی‌های گرانشی ممکن است به زودی از شناسایی کنجکاوی‌های یکباره به یک ویژگی معمولی نجوم در عصر JWST تبدیل شود. اگر دیگو و همکارانش درست می‌گویند، و می‌توانند موترا را ببینند، زیرا توسط توده‌ای از ماده تاریک با وزن کمتر از چند میلیون خورشید عدسی می‌شود، این مشاهدات به تنهایی می‌تواند طیف وسیعی از مدل‌های ماده تاریک گرم را رد کند. اما همچنان از ماده تاریک سرد و فازی پشتیبانی می‌کند، اگرچه در مورد دوم - جایی که بزرگ‌نمایی اضافی Mothra از یک دانه متراکم ماده تاریک به جای یک توده متصل به گرانش ناشی می‌شود - همچنان ماده تاریک فازی را به یک محدوده باریک وادار می‌کند. از توده های ممکن

دیگو گفت اخترشناسان در حال کشف ستارگان عدسی بسیار بیشتری با هابل و JWST هستند و مراقب دیگر اعوجاج های نوری غیرعادی هستند که می توانند از خم شدن نور ستاره ها به اطراف اجرام تاریک کوچک ناشی شوند. او گفت: «ما تازه شروع به خراشیدن سطح کرده ایم. "این روزها زیاد تعطیلات نمی گیرم."

جزایر تاریک در جریانی از ستارگان

جستجوهای دیگر برای هاله‌های ماده تاریک کوچک روی ستارگان بسیار نزدیک‌تر متمرکز شده‌اند - ستاره‌هایی که در جریان‌های جریانی نزدیک کهکشان راه شیری، و ستاره‌های دوتایی در کهکشان‌های کوتوله نزدیک‌تر هستند. در سال 2018، آنا بوناکاکه اکنون یک اخترفیزیکدان در رصدخانه کارنگی است، برای دانلود داده های فضاپیمای گایا آژانس فضایی اروپا که حرکت نزدیک به 2 میلیارد ستاره کهکشان راه شیری را اندازه گیری می کند، مسابقه داد. بوناکا آن مشاهدات اولیه را مرتب کرد و اطلاعات را از ستارگان متعلق به ساختاری به نام GD-1 جدا کرد. او گفت آنچه که او دید "فوراً فوق العاده هیجان انگیز بود". ما عجله کردیم تا در یک هفته آینده مقاله بنویسیم.»

GD-1 یک جریان ستاره‌ای است، رشته‌ای از ستاره‌های راه شیری که - اگر می‌توانستید آن را با چشم غیرمسلح تشخیص دهید - بیش از نیمی از راه را در آسمان شب کشیده می‌شد. این ستارگان مدت ها پیش از یک خوشه ستاره ای کروی به بیرون پرتاب شدند. آنها اکنون در دو طرف آن خوشه به دور کهکشان راه شیری می چرخند و مانند شناورهایی که یک کانال بین ستاره ای را مشخص می کنند، در پشت و جلوتر از مسیر آن می چرخند.

در تحلیل آنها در GD-1، تیم بوناکا اثر انگشت نظری توده‌ای از ماده تاریک را پیدا کردند. به طور خاص، بخشی از GD-1 به نظر می رسید که به دو قسمت تقسیم شده باشد، گویی یک جسم نامرئی عظیم از مسیر عبور کرده و ستاره هایی را به دنبال خود می کشد. آنها محاسبه کردند که این جسم گذرنده ممکن است یک زیر هاله ماده تاریک با وزن چند میلیون خورشیدی باشد - و همچنین آن را به عنوان یک رقیب برای کوچکترین توده ماده تاریک فرضی و تهدیدی بالقوه برای گونه های تست شده ماده تاریک گرم تبدیل کرده است. .

اما چگونه می توان یک یافته واحد را به چیزی آماری تر تبدیل کرد؟ بوناکا گفت که تا کنون اخترشناسان حدود 100 جریان ستاره ای را شرح داده اند. در حالی که تنها تعداد انگشت شماری به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته اند، هر کدام که مورد بررسی دقیق قرار گرفته اند دارای پیچ خوردگی ها و خمیدگی های غیرمعمول خود هستند که ممکن است از برخورد گرانشی با اجسام کوچک و تاریک مشابه ناشی شوند. اما مشاهدات هنوز قطعی نیستند.

او گفت: "من فکر می کنم بهترین راه رو به جلو، تجزیه و تحلیل جریان ها به طور همزمان است،" او گفت، "برای درک اینکه چه مقدار از [این ویژگی های غیر معمول] از ماده تاریک می آید."

در مقیاس‌های کوچک‌تر، واکر، در کارنگی ملون، سال گذشته را به اسکن مشاهدات JWST از کهکشان‌های کوتوله در جستجوی شکننده‌ترین منظومه‌های ستاره‌ای که می‌تواند بیابد، گذرانده است: ستارگان دوتایی که بسیار دور از هم قرار دارند و در یک آغوش گرانشی شل در کنار هم قرار دارند. اگر هاله‌های تاریک کوچک - انواع اجسامی که مدل‌های ماده تاریک سرد می‌گویند باید فراوان باشند - به طور مداوم در حال عبور هستند و کشش‌های گرانشی بر محیط اطراف خود اعمال می‌کنند، این دوتایی‌های بسیار گسترده نباید وجود داشته باشند. اما اگر باینری‌های گسترده ظاهر شوند، این نشان می‌دهد که هاله‌های تاریک کوچک وجود ندارند - ضربه‌ای به بدن در برابر بسیاری از مدل‌های ماده تاریک سرد که آنها را پیش‌بینی می‌کنند، وارد می‌کنند.

واکر گفت: «این چیزی است که من آن را ضدجستجوی هاله‌های ماده تاریک زیرکهکشانی می‌نامم.

حرکت در دیوارها

جستجوی سایه‌های کیهانی هنوز بخش کوچکی از تلاش بزرگ‌تر برای شناسایی چیزی است که تاکنون دور از دسترس بوده است. آزمایش‌های مبتنی بر زمین که برای به دام انداختن ذراتی طراحی شده‌اند که با پارادایم‌های ماده تاریک فازی، گرم و سرد مطابقت دارند. تیم‌ها هنوز به دنبال سایر نشانه‌های فیزیک ماده تاریک هستند، از محصولات جانبی تولید شده در صورت و زمانی که ذرات با ماده معمولی برهم‌کنش می‌کنند، تا این سوال ظریف که چگالی ماده تاریک چگونه در هاله‌های تاریک افزایش و کاهش می‌یابد، که به نحوه تعامل ذرات تاریک بستگی دارد. با همدیگر.

تریسی اسلاتیرفیزیکدان نظری در مؤسسه فناوری ماساچوست، معمای ماده تاریک را به عنوان جعبه ای وسیع پر از احتمالات بی شمار اما تنها یک پاسخ درست را در خود دارد. در این قیاس، استراتژی او این است که در اعماق آن جعبه با ایده های خاص و قابل انکار در مورد خواص ذرات ماده تاریک برش دهد. با این حال، کناره‌های جعبه تنها حقایق محصورکننده واقعی را نشان می‌دهند که اخترشناسان می‌توانند ارائه کنند، مانند محدودیت‌های بالایی در مورد گرما بودن ماده تاریک و محدودیت‌های پایین‌تر در مورد میزان فازی – یا سبک وزن بودن آن.

اسلایر گفت، اگر ستاره شناسان بتوانند با اطمینان اجرام کیهانی کاملاً تاریک را در محدوده جرم میلیون خورشیدی شناسایی کنند، این یک "تور رصدی نیرویی" خواهد بود. "این باور نکردنی خواهد بود." دیوارهای جعبه او به سمت داخل حرکت می کرد و فضای موجود برای احتمالات را کاهش می داد.

فناوری آینده ممکن است به زودی این جستجوهای مختلف را از چاقوهای اولیه در تاریکی به هجوم های عمیق تر به ساختارهای سایه ای تبدیل کند که در زیر کیهان قرار دارند. JWST مطالعات خود را در مورد لنزهای گرانشی در سال های آینده عمیق تر خواهد کرد. به عنوان مثال، گروه نیرنبرگ با هشت سیستم از این دست شروع به کار کرده است اما قصد دارد در نهایت 31 مورد از آنها را تجزیه و تحلیل کند. هنگامی که تلسکوپ فضایی نانسی گریس روم در سال 2027 پرتاب می شود، یک رصدخانه درجه هابل با میدان دید بسیار گسترده تر، باید حرکت در کهکشان های کوتوله را بسیار آسان تر کند، همانطور که واکر انجام می دهد. رصدخانه Vera C. Rubin که به نام ستاره شناس پیشگامی که مشاهداتش محققان را مجبور کرد در وهله اول معمای ماده تاریک را جدی بگیرند، نامگذاری شده است، هنگامی که رصد خود را از شیلی در سال 2024 آغاز کرد، جزئیات بیشتری از جریان های ستاره ای را آشکار خواهد کرد. این دو رصدخانه با هم باید هزاران عدسی گرانشی جدید را پیدا کرد که می‌توان آن‌ها را برای زیرساخت‌های تاریک جستجو کرد.

تاکنون، هیچ یک از مشاهدات، مدل‌های ماده تاریک سرد رایج را که پیش‌بینی می‌کنند جهان پر از توده‌های کوچک‌تر و کوچک‌تر از مواد است، سرنگون نکرده است. همانطور که اخترشناسان به کار طاقت فرسای شانه زدن آن توده ها ادامه می دهند، بسیاری از نظریه پردازان و تجربی گرایان امیدوارند که آزمایش فیزیک ذرات روی زمین خیلی سریعتر به قلب این رمز و راز بپیوندد. اسلایر گفت، اما کشف این محفظه‌های جدا شده از تاریکی - و هر فیزیک پیچیده‌ای که با آنها همراه است - مانند "دستیابی به یک آزمایشگاه تمیزتر" است. "ما در زمان هیجان انگیزی هستیم."