Астрономы взвесили соседние галактики с помощью пульсаров
Ученые из Алабамского университета в Хантсвилле смогли рассчитать массу двух галактик-спутников Млечного Пути. Команда под руководством доктора Суканьи Чакрабарти и доктора Томаса Донлона выяснила, что Большое Магелланово Облако весит примерно как 41 миллиард Солнц, а карликовая эллиптическая галактика в Стрельце обладает массой около 350 миллионов солнц. Эти числа включают как видимые звезды и газ, так и невидимую темную материю, которая их окружает. Чтобы получить такие данные, астрономы проанализировали сигналы от 54 миллисекундных пульсаров, которые располагаются в нашей Галактике.
Ученые из Университета Алабамы в Хантсвилле придумали новый способ измерять массу галактик. Они использовали пульсары в качестве гравитационных детекторов. Это позволило узнать точный вес ближайших соседей Млечного Пути и оценить, как вокруг нас распределена темная материя.
Положить галактику на весы, разумеется, невозможно. Обычно астрономы оценивают массу звездных скоплений с помощью кинематики — смотрят, с какой скоростью внутри них движутся звезды. У этого метода есть недостаток. Текущая скорость звезды — это результат миллиардов лет космической истории: слияний галактик, влияния газовых облаков и прохождения через спиральные рукава. Распутать этот клубок сложно, а кроме того, старый подход исходит из того, что галактика находится в стабильном состоянии. На деле это не так: например, наш родной Млечный Путь из-за гравитации соседей постоянно раскачивается.
Новый подход астрофизиков Томаса Донлона и Суканьи Чакрабарти основан не на скорости, а на ускорении. Скорость сохраняет багаж прошлых космических эпох, а ускорение показывает силу, которая действует на объект прямо сейчас. Если на звезду ничего не влияет, она летит по стабильной орбите. Но если соседняя галактика тянет ее к себе, звезда ускоряется.
Чтобы заметить микроскопическое ускорение от чужой гравитации, нужны сверхточные инструменты. Ученые проанализировали данные 54 миллисекундных пульсаров, разбросанных по нашей Галактике.
Пульсары — это плотные остатки массивных звезд, погибших во время взрыва сверхновой. При размере с небольшой земной город они весят больше Солнца. Эти объекты бешено вращаются вокруг своей оси — сотни раз в секунду — и выпускают пучки радиоволн с точностью атомных часов. Если гравитация соседней галактики сдвигает пульсар с орбиты, время прихода его радиоимпульса на Землю меняется на доли микросекунды. Зафиксировав эти сдвиги, астрономы понимают, в какую сторону и с какой силой притягивается объект.
Что такое пульсары и как работают «маяки Вселенной»
Скомбинировав данные с пульсаров и компьютерное моделирование, исследователи взвесили две галактики-спутника, которые тянут на себя часть массы Млечного Пути. Масса Большого Магелланова Облака составила около 41 миллиарда масс Солнца, а карликовой галактики в созвездии Стрельца — примерно 350 миллионов. Эти расчеты учитывают не только видимый газ и светящиеся звезды, но и гало из темной материи.
Темную материю нельзя увидеть в телескоп, она проявляет себя только через гравитационное воздействие на другие объекты. Метод Чакрабарти и Донлона позволил оценить локальную плотность этого загадочного вещества: в наших окрестностях она настолько мала, что эквивалентна одной песчинке весом в микрограмм, спрятанной в объеме горы Эверест.
По мере того как точность радиотелескопов будет расти, ученые планируют применить этот метод к еще большему числу пульсаров. В перспективе это позволит составить подробную карту распределения темной материи в Млечном Пути и приблизиться к пониманию того, из чего на самом деле состоит Вселенная.
X-ray: NASA/CXC/Caltech/S.Kulkarni et al.; Optical: NASA/STScI/UIUC/Y.H.Chu & R.Williams et al.; IR: NASA/JPL-Caltech/R.Gehrz et al.
Самое популярное
