In de laatste eeuw, astronomen die de bewegingen van sterrenstelsels en het karakter van de kosmische microgolfachtergrondstraling bestudeerden, kwamen tot het besef dat de meeste materie in het heelal niet zichtbaar was. Ongeveer 84% van de materie in de kosmos is donker, die noch licht, noch enige andere bekende soort straling uitzendt. Daarom heet het donkere materie. Een van zijn andere primaire eigenschappen is dat het alleen via de zwaartekracht in wisselwerking staat met andere materie:het draagt ​​geen elektromagnetische lading, bijvoorbeeld. Donkere materie is ook "donker" omdat het mysterieus is:het is niet samengesteld uit atomen of hun gebruikelijke bestanddelen zoals elektronen en protonen. Deeltjesfysici hebben nieuwe soorten materie bedacht, in overeenstemming met de bekende wetten van het universum, maar tot nu toe is er geen ontdekt of het bestaan ​​ervan bevestigd. De ontdekking van het Higgs-deeltje door de Large Hadron Collider in 2012 veroorzaakte een uitbarsting van optimisme dat er spoedig donkere materiedeeltjes zouden worden ontdekt. maar tot nu toe is er geen enkele gezien en voorheen veelbelovende klassen van deeltjes lijken nu afstandelijk te zijn.

Astronomen realiseren zich dat donkere materie het dominante bestanddeel van materie in het heelal is. Wat de aard ook is, het heeft de evolutie van galactische structuren en de verdeling van de kosmische microgolfachtergrondstraling (CMBR) diepgaand beïnvloed. De opmerkelijke overeenkomst tussen de waarden van belangrijke kosmische parameters (zoals de snelheid van expansie) afgeleid van waarnemingen van twee totaal verschillende soorten grootschalige kosmische structuren, sterrenstelsels en de CMBR. geloof hechten aan inflatoire oerknalmodellen die de rol van donkere materie bevatten.

Huidige modellen van donkere materie gaan ervan uit dat het "koud, " dat is, dat het geen interactie aangaat met andere soorten materie of straling - of zelfs met zichzelf - buiten de invloeden van de zwaartekracht. Deze versie van de kosmologie wordt daarom het koude donkere materie scenario genoemd. Maar kosmologen vragen zich af of nauwkeurigere waarnemingen zelfs kleine niveaus van interacties kunnen uitsluiten. CfA-astronoom Sownak Bose leidde een team van collega's in een onderzoek naar een zeer populair (zij het speculatief) "donkere materie"-deeltje, een die enig vermogen heeft om te interageren met zeer lichte deeltjes die dicht bij de lichtsnelheid bewegen. Deze versie vormt een van de vele mogelijke scenario's voor warme donkere materie (misschien nauwkeuriger de interactie van donkere materie genoemd). Vooral, de hypothetische deeltjes mogen interageren met neutrino's (neutrino's zullen naar verwachting extreem overvloedig zijn in het hete vroege heelal).

De wetenschappers gebruikten state-of-the-art kosmologische simulaties van de vorming van sterrenstelsels tot een modeluniversum met dit soort warme donkere materie. Ze vinden dat voor veel waarnemingen de effecten te klein zijn om waarneembaar te zijn. Echter, de signatuur van deze warme donkere materie is op een aantal verschillende manieren aanwezig, en in het bijzonder in de manier waarop verre sterrenstelsels in de ruimte zijn verdeeld, iets dat kan worden getest door sterrenstelsels in kaart te brengen door naar hun waterstofgas te kijken. De auteurs concluderen dat toekomstige, zeer gevoelige waarnemingen zouden deze tests moeten kunnen doen. Gedetailleerde nieuwe kaarten van de verdeling van waterstofgasabsorptie zouden kunnen worden gebruikt om deze mogelijkheid van warme donkere materie te ondersteunen of uit te sluiten (zie de afbeelding), en licht werpen op deze mysterieuze kosmische component.