Науковці провели вимірювання кількості й розподілу темної матерії у Чумацькому Шляху. Для цього вони використали таймінг мілісекундних пульсарів. Дослідження показало, що в Землі міститься не більш як 1 кг цієї екзотичної речовини.
Темна матерія в Галактиці
Група дослідників з університету Алабами дослідила, скільки в нашій Галактиці темної матерії і як саме вона у ній розподілена. Цю роботу можна вважати найточнішою і найвсеосяжнішою на сьогодні.
Темну матерію вчені шукають вже давно і регулярно публікують нові дослідження щодо неї, однак досі не знають, що це і де саме його треба шукати. Зрозуміло тільки, що це — щось невидиме у жодному спектрі, здатне на гравітаційну взаємодію і при цьому воно становить 80% усієї речовини у Всесвіті.
У вчених є кілька теорій щодо того, з яких саме частинок складається темна матерія. Щоб обрати з них правильну, треба провести або дуже складні експерименти, або хоча б зрозуміти, як вона розподілена у просторі. Скільки її оточує нашу Галактику, скільки розташовано всередині неї у вигляді згустків і скільки розпорошено безпосередньо поруч із нами.
Таймінг пульсарів
На щастя, є відносно нескладний для реалізації метод: таймінг мілісекундних пульсарів. Ці нейтронні зорі, що входять до складу подвійних систем, обертаються неймовірно швидко і період випромінювання ними радіоімпульсів та їхня частота залишаються незмінними протягом багатьох років. Єдине, що їх може змінити — переміщення під дією сили тяжіння.
І дію усіх сил від видимих об’єктів у Чумацькому Шляху можна порахувати. А значить, якщо на сигнали мілісекундних пульсарів впливає щось невраховане — це і є темна матерія. І якщо зібрати дані про усі такі подвійні системи в Чумацькому Шляху, то можна визначити не тільки її кількість, але й те, де саме вона розташована.
Команда вчених намагалася застосувати цей метод ще у 2021 році. Проте тоді вони зіткнулися з несподіваною перешкодою. Зорі, які є компонентами подвійних систем, разом із нейтронними дірами теж випромінюють заряджені частинки. І частина з них потрапляє у зону дії магнітного поля пульсарів.
Нейтронні зорі перевипромінюють їх, проте процес вловлювання частинок забирає крихітну, але вимірювану частинку їхньої енергії обертання. Як наслідок, їхнє обертання все ж уповільнюється, причому ефект від магнітного гальмування тоді, у 2021-му, порахувати не змогли.
Нові дані
Проблема з магнітним гальмуванням відсутня, якщо поруч із мілісекундним пульсаром немає джерела заряджених частинок А це можливо тільки в одному випадку, коли обидва об’єкти в системі є нейтронними зорями, що швидко обертаються.
Подвійні мілісекундні пульсари відомі достатньо давно, але їх не так і багато в Чумацькому Шляху. Тому тоді дослідження провели, присутність темної матерії виявили, однак визначити її розподіл не змогли.
І ось, кілька років потому, вченим вдалося побудувати модель магнітного гальмування і навчитися його підраховувати. І одразу ж стало можливим використовувати й решту мілісекундних пульсарів для оцінки гравітаційного впливу темної матерії.
Виявилося, що у розпорошеному вигляді темної матерії всередині Галактики небагато. Зокрема, у межах Землі її має бути не більш ніж 1 кг. Це може достатньо сильно скоротити кількість кандидатів на її складові частини.
За матеріалами phys.org
