В Университете Алабамы в Хантсвилле (UAH) группа учёных под руководством доктора Суканьи Чакрабарти совершила прорыв в изучении тёмной материи в нашей галактике. Исследователи разработали новый метод, позволяющий использовать одиночные пульсары для измерения гравитационных ускорений во Млечном Пути.

Ранее команда уже применяла подобный подход к двойным пульсарам, но теперь им удалось значительно расширить выборку, включив в неё и одиночные пульсары. «Большинство пульсаров не входят в пары. В новой работе мы показываем, как эффективно удвоить количество пульсаров, которые мы можем использовать для изучения тёмной материи в галактике», – поясняет Чакрабарти.

Благодаря увеличенной выборке учёные впервые смогли измерить локальную плотность тёмной материи, используя прямые измерения ускорения. «В среднем мы обнаружили, что в объёме, равном объёму Земли, содержится менее 1 килограмма тёмной материи», – отмечает исследовательница.

Большое Магелланово Облако, галактика-спутник Млечного Пути, сообщает измеримые ускорения пульсарам нашей галактики. Источник: NASA

Тёмная материя, по современным представлениям, составляет более 80% всей материи во Вселенной, но не взаимодействует с электромагнитным излучением, что делает её невидимой для традиционных методов наблюдения. Новый метод позволяет косвенно «увидеть» её влияние на обычную материю.

Одним из ключевых достижений стала возможность измерить асимметрию в ускорениях пульсаров, вызванную гравитационным воздействием Большого Магелланова Облака – карликовой галактики, вращающейся вокруг Млечного Пути.

Важную роль в исследовании сыграло моделирование процесса магнитного торможения пульсаров. Том Донлон, постдокторант UAH и первый автор статьи, поясняет: «Невероятно сильное магнитное поле пульсаров будет скручиваться и свиваться по мере вращения пульсара, что приводит к своего рода трению. Пульсары также испускают частицы на очень высоких скоростях, что уносит энергию».

Учёные разработали метод, позволяющий с высокой точностью оценивать величину магнитного торможения, что открыло возможность использовать для измерения ускорений не только двойные, но и одиночные пульсары.

Новая методика позволяет измерять крайне малые ускорения, возникающие под влиянием тёмной материи в галактике. «Мы можем теперь перейти от измерения больших ускорений к измерению крошечных ускорений на уровне около 10 см/с за десятилетие», – подчёркивает Чакрабарти.

Исследование открывает новые горизонты в изучении распределения тёмной материи в Млечном Пути и может привести к значительному прогрессу в понимании структуры нашей галактики и природы тёмной материи в целом.

Подробнее на iXBT