На этом изображении показано представление художника о нейтронной звезде, окруженной сильным магнитным полем (синий). Он излучает узкий луч радиоволн (пурпурного цвета) через свои магнитные полюса. Когда вращение звезды проносит эти лучи по Земле, нейтронную звезду можно распознать как радиопульсар. Фото предоставлено: НАСА Годдард/Уолт Феймер, авторство (CC BY 4.0)
С помощью «хронометристов» Вселенной были найдены интересные подсказки о возможных объектах темной материи. Эти пульсары — нейтронные звезды, которые вращаются и излучают радиоволны, похожие на маяки, быстро проносящиеся в космосе, — использовались для идентификации загадочных скрытых масс.
Пульсары получили свое прозвище потому, что они излучают электромагнитное излучение через очень регулярные промежутки времени в диапазоне от миллисекунды до секунды, что делает их чрезвычайно точными часами.
«Наука разработала очень точные методы измерения времени», — сказал астроном, стоявший за исследованием, профессор Джон ЛоСекко из Университета Нотр-Дам, который на этой неделе представляет свои выводы на Национальном астрономическом собрании в Университете Халла.
«На Земле у нас есть атомные часы, а в космосе — пульсары.
«Хотя уже более века известно, что гравитация замедляет свет, было очень мало применений для этого».
Профессор ЛоСекко наблюдал изменения и задержки во времени пульсара, предполагая, что радиолучи движутся вокруг невидимой концентрации массы где-то между пульсаром и телескопом.
Он считает, что эти невидимые массы являются кандидатами на роль объектов темной материи.
Профессор ЛоСекко изучал задержки времени прибытия радиоимпульсов, которые обычно имеют наносекундную точность. Он исследовал путь радиоимпульсов в опубликованных данных исследования PPTA2 Pulsar Timing Array Паркса.
По изображению этого художника пульсар напоминает маяк, поскольку его свет появляется регулярными импульсами при вращении. Пульсары представляют собой плотные остатки взорвавшихся звезд и принадлежат к классу объектов, называемых нейтронными звездами. Фото предоставлено: НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калтех, авторство (CC BY 4.0)
Этот текущий проект позволяет точно измерить время прихода импульсов, используя данные семи различных радиотелескопов: Эффельсберг, Нансай, Вестерборк, Грин-Бэнк, Аресибо, Паркс и Ловелл, последний в Чешире.
Импульсы имеют периодичность примерно три недели в трех диапазонах наблюдений.
Вариации времени прибытия из-за темной материи имеют четко выраженную форму и размер, пропорциональный их массе.
Свет, проходящий вблизи областей темной материи, замедляется из-за их присутствия. Поиск прецизионных данных от 65 «миллисекундных пульсаров» выявил около дюжины инцидентов, которые, по-видимому, являются взаимодействиями темной материи.
Профессор ЛоСекко сказал: «Мы используем тот факт, что Земля движется, Солнце движется, пульсар движется и даже темная материя движется».
«Мы наблюдаем изменения во времени прибытия, вызванные изменением расстояния между наблюдаемой нами массой и лучом зрения на наши «часы» пульсара».
График, показывающий зависящую от времени геометрию пульсара. Косинус темной материи с точки зрения наблюдателя. Ось Z проходит от наблюдателя к пульсару (точка слева). Точка наибольшего сближения — это расстояние D по оси X. Координата Y имеет наклон вверх вдоль проекции скорости концентрации массы. Смещение по Y принимается за V t. Массовая концентрация находится в плоскости (D,Vt). Фото предоставлено: Джон ЛоСекко. Тип лицензии. Атрибуция (CC BY 4.0).
Масса размером с Солнце может вызвать задержку около 10 микросекунд. Наблюдения, проведенные профессором ЛоСекко, имеют разрешение порядка наносекунд, то есть в 10 000 раз меньше.
«Одно из результатов предполагает искажение примерно 20 процентов массы Солнца», — сказал профессор ЛоСекко. «Этот объект может быть кандидатом на роль темной материи».
Он также подтвердил, что побочным эффектом этого исследования является улучшение выборки данных о синхронизации пульсаров. Этот прецизионный образец был собран для поиска доказательств низкочастотного гравитационного излучения.
Объекты темной материи добавляют к данным «шум». Их выявление и удаление очищает образцы от некоторых колебаний, устраняя подобные шумы при других поисках гравитационного излучения.
«Истинная природа темной материи — загадка», — сказал профессор ЛоСекко. «Это исследование проливает новый свет на природу темной материи и ее распределение в Млечном Пути, а также может повысить точность данных о пульсарах».
Информация от: Королевским астрономическим обществом.
