研究人员利用脉冲星测量来探测暗物质发现银河系高度动态

暗物质占宇宙中所有物质的80%以上，但传统观测是看不见的，因为它似乎不与光或电磁场相互作用。现在，阿拉巴马大学亨茨维尔分校(UAH)科学学院的Pei-LingChan捐赠主席SukanyaChakrabarti博士与主要作者、UAH博士后研究员TomDonlon博士合作撰写了一篇论文，以帮助阐明这一问题。通过研究双脉冲星的引力加速度来了解我们的星系中有多少暗物质及其所在位置。

Chakrabarti在1月份于新奥尔良举行的美国天文学会第243届会议上就这项工作和其他测量银河系加速度的方法发表了全体会议演讲。研究结果也发布在arXiv预印本服务器上。

脉冲星是快速旋转的中子星，以秒到毫秒的固定间隔发射辐射脉冲。双脉冲星是带有伴星的脉冲星，由于这些物体伴随着强大的引力场，物理学家可以测试广义相对论。“脉冲星是奇妙的银河钟，其定时稳定性可与原子钟相媲美，”查克拉巴蒂解释道。

“几十年来，脉冲星一直被用于广义相对论的精确测试。我们正在使用它们来直接测量生活在我们银河系引力势中的恒星的微小加速度。这些加速度在十年，或者大约是婴儿爬行的速度，这就是为什么以前很难测量这些微小的变化。来自NANOGrav和其他脉冲星计时设施等设施的脉冲星计时数据使测量变得可行。”

NANOGrav，即北美纳赫兹引力波观测站，是一个天文学家联盟，使用格林班克望远镜、阿雷西博天文台、甚大阵列和加拿大氢强度测绘实验来探测引力波。

查克拉巴蒂指出：“通过对加速度进行极其精确的测量，我们现在对银河系的引力势进行了最直接的探测，超越了上个世纪天文学的成果。”“现在有许多独立的证据表明该星系实际上具有高度动态的历史。汤姆对较大脉冲星计时样本的分析首次直接表明该星系受到动态相互作用的干扰，例如经过矮星的干扰。星系。”

获得由暗物质引起的星系引力势的精确模型就像在扔石头后数池塘上的涟漪一样。

“我们使用了我们能得到的每一颗脉冲星，只要它有我们需要的所有测量数据，”主要作者唐伦说。“为了测量脉冲星的加速度，它们需要处于稳定的双星系统中。您还需要知道脉冲星的距离、它在天空中的运动以及其轨道的详细信息;所有这些都需要极其精确测量需要多年的观察!随着时间的推移，我们应该有更多的脉冲星可用于未来的研究。”

唐伦报告说，这些加速有两种主要方式帮助我们了解宇宙。“首先，双星脉冲星会发射引力波，导致它们的轨道随着时间的推移而变小，最终两个物体相互碰撞。因为这类系统中的引力场非常强，而且脉冲星计时测量非常精确，可以根据观测到的脉冲星轨道的衰变来检验广义相对论的预测。

“第二种方法是通过暗物质的测试。暗物质看不见，但仍然通过重力与普通物质相互作用，而额外的重力会导致这些非典的加速度。通过将我们实际看到的加速度与实际的加速度进行比较我们期望从正常物质中，我们可以弄清楚暗物质的含量以及它的位置。”

展望这项研究的未来，唐伦总结道：“我们可以计划需要更多脉冲星的实验，随着我们获得更多脉冲星定时测量，这将成为可能。随着数据点数量的增加，我们将能够绘制银河系的地图具有令人难以置信的精确度的引力场，包括任何暗物质团块。”

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