Введение

Изучение космоса всегда привлекало внимание ученых, исследователей и любителей астрономии. Одним из самых захватывающих направлений является изучение массы галактик-соседей, таких как Малое Магелланово облако и карликовая галактика Стрелец, и пульсары могут сыграть в этом ключевую роль. В этой статье мы рассмотрим новую методику, разработанную учеными Университета Алабамы в Хантсвилле, которая использует пульсары как ультраточные гравитационные зонды.

Методология исследования

Исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, предлагает уникальный подход к изучению темной материи, содержащейся в близлежащих спутниковых галактиках. Авторы исследования, доктора Томас Донлон и Суканья Чакрабарти, в сотрудничестве с доктором Джейсоном Хантом, проанализировали, как гравитационное притяжение карликовых галактик вызывает едва заметные изменения в гравитационном поле нашей Галактики.

Как пульсары помогают в измерениях

Пульсары представляют собой быстро вращающиеся остатки коллапсировавших звезд, излучающие лучи радиации с необычайно регулярными интервалами. Благодаря высокой точности их временных данных астрономы могут использовать пульсары в качестве космических часов для определения незначительных изменений в движении, вызванных гравитацией.

Исследовательская группа использовала этот принцип для анализа влияния двух спутниковых галактик: Большого Магелланова облака и карликовой галактики Стрелец. «На протяжении многих лет было известно, что карликовые галактики вызывают колебания в диске нашей Галактики, но только недавно мы смогли использовать пульсары для получения значений ускорения», — поясняет Донлон.

Преимущества нового метода

Традиционно астрономы оценивают массу галактик, изучая движение звезд. Однако такие измерения могут быть сложными для интерпретации из-за влияния множества факторов, включая спиральные рукава и газовые облака. Метод на основе пульсаров предлагает более чистый и прямой способ измерения гравитационного ускорения.

По словам Чакрабарти, «основное отличие между традиционным методом и прямыми измерениями ускорения заключается в том, что последние основаны на временных рядах с экстремально высокой точностью. Это необходимо, поскольку галактики огромны, временные масштабы длинные, и поэтому ускорения очень-очень малы».

Расширение выборки пульсаров

С 2020 года исследовательская группа начала работать над прямыми измерениями ускорения, и уже в 2021 году были получены первые результаты с использованием временных данных пульсаров. Изначально исследователи могли использовать 14 пар миллисекундных пульсаров, однако благодаря усилиям Донлона выборка была расширена до 54 пульсаров, что существенно повысило чувствительность к влиянию карликовых галактик.

Измерение массы карликовых галактик и темной материи

С помощью компьютерных симуляций и наблюдений за пульсарами исследователи оценили массу Большого Магелланова облака примерно в 41 миллиард солнечных масс, а карликовой галактики Стрелец – около 350 миллионов солнечных масс. Эти измерения учитывают как видимую, так и темную материю, невидимую субстанцию, которая, как считается, составляет большинство массы Вселенной.

Заключение

Измерение массы карликовых галактик и их влияние на окружающее пространство может значительно углубить наше понимание темной материи и структуры Вселенной. Методы, основанные на пульсарах, открывают новые горизонты в астрономии и позволяют нам лучше осознать, как галактики взаимодействуют друг с другом в нашем космическом окружении.