Пульсарное мерцание. Фото предоставлено: Зайна Шейх
Исследование, опубликованное в Астрофизическом журнале, которое проливает новый свет на то, как сигналы пульсаров — вращающихся остатков массивных звезд — искажаются во время их путешествия в космосе, было проведено доктором К. София Шейх, исследователь из Института SETI, возглавляемая многолетней группой студентов-исследователей в филиале студенческого клуба Pulsar Search Collaboratory в штате Пенсильвания.
Маура Маклафлин, председатель совета заслуженного профессора физики и астрономии Эберли в Университете Западной Вирджинии, создала Лабораторию поиска пульсаров, чтобы привлечь студентов старших классов и студентов к изучению пульсаров, и помогла расширить доступ к исследованиям, использованным в этом исследовании.
Используя архивные данные обсерватории Аресибо, студенческая группа обнаружила закономерности, которые показывают, как изменяются сигналы пульсаров по мере их движения через межзвездную среду (ISM), газ и пыль, заполняющие пространство между звездами. Команда измерила ширину полосы мерцаний для 23 пульсаров, включая новые данные для шести пульсаров, которые ранее не изучались.
Результаты показали, что почти во всех случаях измеренная полоса пропускания была выше, чем предсказания широко используемых моделей галактики, что подчеркивает необходимость обновления текущих моделей плотности ISM.
«Эта работа демонстрирует ценность больших архивных наборов данных», — сказал ведущий автор доктор. Шейх. «Даже спустя годы после крушения обсерватории Аресибо ее данные продолжают предоставлять важную информацию, которая может улучшить наше понимание галактики и улучшить нашу способность изучать такие явления, как гравитационные волны».
Когда радиосвет пульсара проходит через МЗС, он искажается в результате процесса, известного как дифракционное межзвездное мерцание (ДИСС). Та же самая физика, которая заставляет свет преломляться в узорах на дне бассейна или заставляет звезды мерцать в ночном небе, также вызывает DISS. Вместо воды в луже или воздуха в атмосфере ДИСС возникает, когда облака заряженных частиц в космосе «мерцают» светом пульсара с течением времени и по частоте.
Такие коллаборации, как Центр границ физики NANOGrav, используют пульсары для изучения фона гравитационных волн, что может помочь исследователям понять раннюю Вселенную и распределение источников гравитационных волн, таких как сверхмассивные двойные звездные системы с черными дырами.
Чтобы правильно измерить фон гравитационных волн, измерения времени пульсаров должны быть чрезвычайно точными. Результаты этого исследования помогут лучше смоделировать искажения, вызванные DISS, что повысит точность измерений времени пульсаров в рамках таких проектов, как NANOGrav.
Исследование показало, что модели, включающие в себя галактические структуры, такие как спиральные рукава, лучше соответствуют данным DISS, несмотря на сложность точного моделирования структуры Млечного Пути. Кроме того, исследование показало, что модели наиболее точно предсказывали ширину полосы пульсаров, использованных при их разработке, тогда как прогнозы для вновь открытых пульсаров были хуже. Это предполагает наличие ограничений, которые усиливают необходимость постоянного обновления структурных моделей галактик.
Это пилотное исследование, являющееся частью обзора AO327 Аресибо, послужит основой для будущих исследований мерцаний пульсаров и гравитационных волн. За счет будущего расширения пилотного исследования на недавно обнаруженные пульсары в наборе данных AO327 команда надеется еще больше улучшить модели плотности ISM для совместных наблюдений с массивами синхронизации пульсаров, такими как NANOGrav.
Это исследование предполагает сотрудничество авторов из Института SETI, штат Пенсильвания, и группы NANOGrav в Университете Западной Вирджинии. В состав команды входят исследователь Института SETI Майкл Лам и бывший исследователь Института SETI Грейс Браун.
Информация от: Институтом SETI
