UAH Пей-Линг Чан Пожертвовал Председателю Доктору Суканья Чакрабарти, профессору физики и астрономии. Фото: Майкл Мерсье | гривна
Темная материя составляет более 80% всей материи в космосе, но она невидима для обычных наблюдений, поскольку, по-видимому, не взаимодействует со светом или электромагнитными полями. Теперь д-р Суканья Чакрабарти, заведующий кафедрой Пей-Линг Чан в научном колледже Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), вместе с ведущим автором д-ром Томом Донлоном, постдокторантом гривны, написали статью, которая поможет прояснить ситуацию. сколько темной материи содержится в нашей галактике и где она находится, путем изучения гравитационного ускорения двойных пульсаров.
Чакрабарти выступил с пленарным докладом об этой работе и других методах измерения галактических ускорений на 243-м заседании Американского астрономического общества в Новом Орлеане в январе. Результаты также размещены на сервере препринтов arXiv.
Пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые испускают импульсы излучения через регулярные промежутки времени от секунд до миллисекунд. Двойной пульсар — это пульсар со спутником, который позволяет физикам проверять общую теорию относительности из-за сильных гравитационных полей, сопровождающих эти объекты. «Пульсары — это фантастические галактические часы, стабильность времени которых не уступает атомным часам», — объясняет Чакрабарти.
«Пульсары десятилетиями использовались для точных испытаний общей теории относительности. Мы используем их для прямого измерения крошечных ускорений звезд, живущих в гравитационном потенциале нашей галактики. Эти ускорения составляют всего около 10 сантиметров в секунду в течение Десятилетие или со скоростью ползущего ребенка, поэтому раньше было трудно измерить эти крошечные изменения. Данные о синхронизации пульсаров, полученные от таких объектов, как NANOGrav и других центров синхронизации пульсаров, сделали измерения возможными».
NANOGrav, или Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн, представляет собой консорциум астрономов, которые обнаруживают гравитационные волны с помощью телескопа Грин-Бэнк, обсерватории Аресибо, Очень большой решетки и канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода.
«Получив чрезвычайно точные измерения ускорений, мы теперь имеем самое прямое исследование гравитационного потенциала галактики, превосходящее то, что было сделано в астрономии за последнее столетие», — отмечает Чакрабарти. «Сейчас существует множество независимых доказательств, которые показывают, что галактика на самом деле имела очень динамичную историю. галактики».
Получение точной модели гравитационного потенциала галактики, вызванного темной материей, похоже на подсчет ряби на пруду после броска камня.
«Мы использовали каждый пульсар, который смогли получить, при условии, что он имел все необходимые нам измерения», — говорит ведущий автор Донлон. «Чтобы измерить ускорение пульсара, они должны находиться в стабильной двойной системе. Вам также необходимо знать, как далеко находится пульсар, его движение по небу и подробности о его орбите; все эти вещи требуют чрезвычайно точного измерения. измерения, требующие многих лет наблюдений! Со временем у нас должно появиться больше пульсаров, которые мы сможем использовать для будущих исследований».
Донлон сообщает, что эти ускорения помогают нам узнать о Вселенной двумя основными способами. «Во-первых, двойные пульсары излучают гравитационные волны, из-за которых их орбиты со временем становятся меньше, и в конечном итоге два объекта сталкиваются друг с другом. Поскольку гравитационное поле в системах этого типа очень сильное, и измерения времени пульсаров очень точны, можно проверить предсказания общей теории относительности на примере наблюдаемого распада орбиты пульсара.
«Второй путь — это испытания темной материи. Темную материю невозможно увидеть, но она все равно взаимодействует с обычной материей через гравитацию, и эта дополнительная гравитация вызывает ускорения на этих импульсных SARS. Сравнивая ускорения, которые мы фактически видим, с ускорениями мы ожидаем получить только обычную материю, мы можем выяснить, сколько существует темной материи и где она находится».
Заглядывая в будущее этого исследования, Донлон заключает: «Мы можем планировать эксперименты, которые потребуют гораздо большего количества пульсаров, что станет возможным, когда мы получим больше измерений времени пульсаров. По мере роста количества точек данных мы сможем составить карту нашей галактики. гравитационное поле с невероятной точностью, включая любые сгустки темной материи».
Информация от: Университетом Алабамы в Хантсвилле.
