В търсене на тъмна материя, физиците проверяват всички места, в които тя може да се крие.
Our article with Clemente Smarra, Enrico Barausse, and the @EPTAGW got published in PRL and featured in APS Physics: https://t.co/PQoHfu2dQj ✌️
— Boris Goncharov (@bvgoncharov) October 26, 2023
European Pulsar Timing Array е мултинационално европейско сътрудничество на пулсарни астрономи (EPTA), които елиминират неизследвана досега област на фазовото пространство на тъмната материя чрез наблюдение на пулсарите на Млечния път.
Пулсарите са бързо въртящи се неутронни звезди, които излъчват до няколкостотин електромагнитни светкавици в секунда. Точността на тези светкавици съперничи на прецизността на най-добрите атомни часовници, което прави пулсарите идеални космически часовници.
#HubbleFriday Globular cluster NGC 6441 is a busy place to be.
— Hubble (@NASAHubble) June 5, 2020
About 13,000 light-years from the center of our Milky Way galaxy, this cluster is home to countless stars, along with a few pulsars and a planetary nebula, which form when stars die: https://t.co/2gyXD2iQiE pic.twitter.com/cWelBDQBPv
Изкривяванията на пространство-времето, причинени от гравитационните вълни, преминаващи между пулсарите и Земята, обаче влияят върху точността на светкавиците, позволявайки на мрежа от пулсари да действа като детектор на гравитационни вълни с размер на галактика.
Учените наскоро демонстрираха това, като уловиха фоновия гравитационно-вълнов сигнал на Вселената, използвайки масив от 67 от пулсарите на Млечния път (вижте Research News: Researchers Capture Gravitational-Wave Background with Pulsar “Antennae”).
By timing dozens of pulsars across the Milky Way, NANOGrav detects low-frequency gravitational waves produced by mergers of supermassive black holes in galactic cores.
— Matthew Pines (@matthew_pines) June 22, 2023
This could be confirmation of a binary merger, results on the stochastic GW background, or something else… 👀 https://t.co/n3ohPtpWyt pic.twitter.com/5tpnGazhAY
Сътрудничеството на EPTA проучи възможността пулсарите да действат и като детектори за тъмна материя. По-конкретно, изследователите са търсили ултралека тъмна материя - най-лекият кандидат за тъмна материя - която се предполага, че е разпределена неравномерно в нашата Галактика. Натрупванията на частиците създават локални гравитационни потенциални кладенци, които осцилират в дълбочина с период, който зависи от масите на частиците.
За достатъчно големи „находища“ на тъмна материя това трептене би предизвикало малки, но измерими вариации във времето на пристигане на електромагнитните импулси, отпечатвайки вторичен периодичен модел върху сигнала на пулсара.
След като не са намерили такъв модел в данните от 25 пулсара, астрономите от сътрудничеството на EPTA поставили горна граница на възможната плътност на ултралеката тъмна материя с маси на частиците от 10−24.0 до 10−23.3 eV.
In a historic first, astronomers have detected low-frequency gravitational waves using a galaxy-sized antenna of millisecond pulsars in the Milky Way.https://t.co/bZpVNafWHr pic.twitter.com/W2SDRNelMp
— SPACE.com (@SPACEdotcom) July 3, 2023
Въпреки че резултатите оставят открита възможността в Млечния път да съществуват свръхлеки частици от тъмна материя с по-голяма маса, според анализа на сътрудничеството такива частици биха могли - най-много - да съставляват 60% -70% от тъмната материя на нашата галактика.
