|
Субгало из темной материи в Млечном Пути
|
|
|
|
Доктор Суканья Чакрабарти, заведующая кафедрой Пей-Лин Чан в Колледже естественных наук Университета Алабамы в Хантсвилле (США), и ее команда опубликовали на сервере препринтов arXiv новую статью, в которой впервые используются двойные и одиночные пульсары для определения свойств субгало темной материи в нашей собственной галактике.
|
|
|
|
Субгало - это небольшие скопления темной материи, которые находятся внутри более крупного гало темной материи — областей невидимой материи, окружающих галактики и скопления галактик, известных только благодаря их гравитационным эффектам.
|
|
|
|
"Представьте галактику в виде кекса, а субгалогены темной материи похожи на шоколадную крошку на поверхности кекса", - объясняет Чакрабарти. "Галактика без шоколадной крошки выглядит довольно гладкой. Субгалогены темной материи создают дополнительный сигнал поверх гладкой галактической составляющей, который мы теперь можем обнаружить".
|
|
|
|
Исследование основано на более ранней работе UAH, входящей в систему Университета Алабамы, которая помогает определить, сколько этого загадочного вещества содержится в Млечном Пути и где оно находится.
|
|
|
|
"Нашей главной целью при использовании пульсарных ускорений всегда было понимание природы темной материи. Эти темные субгало являются основой моделей темной материи, и теперь мы думаем, что у нас есть способ их обнаружить", - отмечает исследователь. "Наше определение массы этого субгало из темной материи намного точнее, чем любой предыдущий метод".
|
|
|
|
|
|
|
Гало из темной материи, которые, как считается, являются основной структурой, на которой построены галактики, важны для понимания формирования и эволюции галактик. Современная теория формирования структур во Вселенной предсказывает, что субгало из темной материи должны быть в изобилии в галактиках, подобных Млечному Пути, однако их обнаружение оказалось сложной задачей.
|
|
|
|
"Наша локализация сейчас довольно хороша по всем трем координатам, и будущие измерения ускорения позволят еще больше улучшить значение массы", - говорит Чакрабарти. "В любом случае, это по-прежнему более точное определение, чем все, что было сделано ранее".
|
|
|
|
"Локализация" означает выявление определенных областей внутри более крупной структуры, где влияние темной материи более выражено. Эта концепция имеет решающее значение для того, чтобы отличить потенциальные взаимодействия темной материи от фонового шума и понять, как темная материя взаимодействует с обычной материей и формирует Вселенную.
|
|
|
|
Согласно исследованию, эти характеристики получены путем "первого анализа избыточной коррелированной мощности в поле ускорений двойных пульсаров", явления, при котором наблюдаемые ускорения демонстрируют закономерность, которая отклоняется от ожидаемой, основанной на ньютоновской гравитации и известных астрофизических источниках.
|
|
|
|
""Избыточная" сила в основном заключается в шоколадной крошке — ореолах, которые выделяются на кексе", - говорит исследователь. "Под мощностью мы подразумеваем сигнал ускорения — субгалактики темной материи вносят дополнительный сигнал поверх гладкой галактической составляющей, которую мы теперь можем обнаружить.
|
|
|
|
"Под "коррелированным" мы подразумеваем, что сигнал был получен парами пульсаров. Это более строгое требование, чем требование о том, чтобы избыточный сигнал подавался только одним пульсаром".
|
|
|
|
Продвижение исследований такого рода зависит от наличия точных данных об ускорении бинарных пульсаров.
|
|
|
|
"В нашей самой первой работе, проведенной в 2021 году, у нас было недостаточно пульсаров для этого — мы могли измерить только плавную составляющую потенциала", - говорит Чакрабарти. Гладкие компоненты галактики характеризуются относительно равномерным и рассеянным распределением звезд и газа, что представляет собой в значительной степени ненарушенное распределение темной материи внутри гало галактики.
|
|
|
|
"Но по мере того, как наша выборка продолжала расти, стало ясно, что довольно скоро мы сможем непосредственно измерить эти скопления темной материи. По мере того, как в будущем мы будем получать более точные наблюдения, мы сможем проводить этот анализ, чтобы находить субгалогены темной материи далеко за пределами солнечной системы", - говорит исследователь. "В конечном счете, эти будущие наблюдения позволят нам различать модели темной материи".
|
|
|
|
Описание субструктуры является ключом к пониманию и, в конечном счете, к определению природы темной материи, поскольку различные модели различаются в том, как распределяются эти скопления. Такие достижения обещают вытеснить другие модели темной материи.
|
|
|
|
Заглядывая в будущее, Чакрабарти и ее коллеги продемонстрировали, что эта работа является значительным шагом на пути к тому, чтобы, наконец, раскрыть одну из величайших тайн Вселенной.
|
|
|
|
"Я думаю, что следующим шагом будет увеличение количества наших образцов прецизионных акселерометров, чтобы мы могли получать больше данных о субгалогенах темной материи, которые также будут более точными", — говорит она. "Это в конечном счете позволит нам четко различать модели темной материи и определять природу темной материи, которая является одной из нерешенных проблем в астрономии на протяжении последнего столетия".
|
|
|
|
Источник
|
