Tähtitieteilijät voivat käyttää pulsareita mittaamaan pieniä kiihtyvyyden muutoksia Linnunradan sisällä, skannaamalla sisäisesti pimeää ainetta ja pimeää energiaa
Kun aurinkomme liikkuu sitä pitkin kiertorata Linnunradalla, lähellä olevat tähdet, sumut ja muut massat hinaavat sitä painovoimaisesti. Galaksimme ei ole tasainen massajakauma, ja aurinkomme kokee pieniä kiihtyvyksiä yleisen kiertoradansa liikkeensä lisäksi. Pienten hinaajien mittaaminen on ollut lähes mahdotonta, mutta uusi tutkimus osoittaa, kuinka se voidaan tehdä.
Animaatio Crab Nebula pulsarista. Luotto: S. Klepser, MAGIC Collaboration
Ryhmä keskittyi binääripulsareihin. Nämä ovat pulsareita, joilla on kiertävä kumppani. Pulsarit lähettävät radiovalopurskeita säännöllisin väliajoin. Pulssit ovat niin säännöllisiä, että ne voivat toimia eräänlaisena taivaallisena kellona. Kun binäärinen pulsar kiertää kumppaniaan, pulsarien ajoitus vaihtelee hieman, kun signaali on Doppler-siirretty pulsarin liikkeestä meihin nähden. Ajoitussiirtymää mittaamalla voit laskea pulsarien kiihtyvyyden.
Tässä tutkimuksessa ryhmä laski 14 pulsarin suhteellisen liikkeen, mikä antoi heille mittarin niiden kiihtyvyydestä suhteessa aurinkokuntaan. Se on vaikuttava suoritus, koska nämä kiihdytykset ovat erittäin pieniä. Näistä kiihtyvyydestä tiimi mittasi massatiheyden Linnunradan tasolla.
Kuva auringon liikkeestä galaksissa. Luotto: ESA – C. Carreau
Tähdet eivät kiertä galaksia yksinkertaisissa ympyröissä. Sen sijaan niiden liike pyörii ylös ja alas galaktisen tason läpi, kun tasossa oleva massa vetää niitä painovoimaisesti. Myös ryhmän havaitsemat pulsarit tekevät tämän. Mittaamalla niiden kiihtyvyyttä tiimi saattoi määrittää, kuinka voimakkaasti galaksi vetää niitä ja siten galaksin sisällä olevan massan.
Tämä työ on tärkeä, koska se voi auttaa meitä ymmärtämään pimeän aineen jakautumisen galaksissamme. Tiedämme, että suurin osa galaksimme pimeästä aineesta on jakautunut galaksia ympäröivään haloon, mutta jos voimme määrittää, kuinka paljon pimeää ainetta on galaksissa, se auttaa meitä ymmärtämään, kuinka pimeä aine kasautuu yhteen galaksissa. Tämän jakauman tunteminen voisi myös auttaa meitä ymmärtämään, kuinka pimeä energia laajentaa maailmankaikkeutta. Yksi asia, jonka tämä alkuperäinen tutkimus havaitsi, oli, että massa galaktisen tason sisällä ei ole jakautunut tasaisesti, mikä voi olla pimeän aineen signaali.
Viite:Sukanya Chakrabarti et ai. ' Galaktisen tason massatiheyden mittaus binääripulsarikiihtyvyydestä .'arXiv preprintarXiv: 2010.04018 (2020)