Ученые провели измерения количества и распределения темной материи в Млечном пути, для этого они использовали тайминг миллисекундных пульсаров. Исследование показало, что в Земле содержится не более 1 кг этого экзотического вещества.
Темная материя в Галактике
Группа исследователей из университета Алабамы исследовала, сколько в нашей Галактике темной материи и как именно она в ней распределена. Эту работу можно считать самой точной и всеобъемлющей на сегодня.
Темную материю ученые ищут уже давно и регулярно публикуют новые исследования по ней, однако до сих пор не знают, что это и где именно его надо искать. Понятно только, что это — нечто невидимое ни в одном спектре, способное на гравитационное взаимодействие и при этом оно составляет 80% всего вещества во Вселенной.
У ученых есть несколько теорий относительно того, из каких именно частиц состоит темная материя. Чтобы выбрать из них правильную, надо провести или очень сложные эксперименты, или хотя бы понять, как она распределена в пространстве. Сколько ее окружает нашу Галактику, сколько расположено внутри нее в виде сгустков и сколько рассеяно непосредственно рядом с нами.
Тайминг пульсаров
К счастью, есть относительно несложный для реализации метод: тайминг миллисекундных пульсаров. Эти нейтронные звезды, входящие в состав двойных систем, вращаются невероятно быстро и период излучения ими радиоимпульсов и их частота остаются неизменными в течение многих лет. Единственное, что их может изменить — перемещение под действием силы тяжести.
И действие всех сил от видимых объектов в Млечном Пути можно посчитать. А значит, если на сигналы миллисекундных пульсаров влияет что-то неучтенное — это и есть темная материя. И если собрать данные обо всех таких двойных системах во Млечном Пути, то можно определить не только ее количество, но и то, где именно она находится.
Команда ученых пыталась применить этот метод еще в 2021 году. Однако тогда они столкнулись с неожиданным препятствием. Звезды, которые являются компонентами двойных систем, вместе с нейтронными дырами тоже излучают заряженные частицы. И часть из них попадает в зону действия магнитного поля пульсаров.
Нейтронные звезды переизлучают их, однако процесс улавливания частиц забирает крошечную, но измеряемую частицу их энергии вращения. Как следствие, их вращение все же замедляется, причем эффект от магнитного торможения тогда, в 2021-м, посчитать не смогли.
Новые данные
Проблема с магнитным торможением отсутствует, если рядом с миллисекундным пульсаром нет источника заряженных частиц А это возможно только в одном случае, когда оба объекта в системе являются быстро вращающимися нейтронными звездами.
Двойные миллисекундные пульсары известны достаточно давно, но их не так и много в Млечном пути. Поэтому тогда исследование было проведено, присутствие темной материи было обнаружено, однако определить ее распределение не смогли.
И вот, спустя несколько лет, ученым удалось построить модель магнитного торможения и научиться его подсчитывать. И сразу же стало возможным использовать оставшиеся миллисекундные пульсары для оценки гравитационного влияния темной материи.
Оказалось, что в рассеянном виде темной материи внутри Галактики немного. В частности, в пределах Земли ее должно быть не более 1 кг. Это может достаточно сильно сократить количество кандидатов на ее составные части.
По материалам phys.org
