脉冲星的加速度揭露了银河系的黑暗面

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天文学家利用银河系内脉冲双星的周期变化,估算其受到的重力以反推物质分布,扣除观测得到可见物质(恒星、星际介质、星云等...) 的贡献,推算银河系暗物质的密度分布。

天文学家利用银河系内脉冲双星的周期变化,估算其受到的重力以反推物质分布,扣除观测得到可见物质(恒星、星际介质、星云等…) 的贡献,推算银河系暗物质的密度分布。

恒星在星系中以每秒数百公里快速移动,但其速度的改变非常缓慢(约每秒数厘米)。 科学家利用银河系盘面和银晕中的脉冲星,借其极精准的周期,来侦测这个微小的速度改变,估计所受的重力和暗物质分布。 因观测到的脉冲星周期会受沿视线方向上的速度影响(都卜勒效应),当此速度因重力而改变时,观测到的周期亦跟着改变。 其他影响脉冲双星的周期的因素还有:脉冲双星在绕转释放出重力波和其垂直视线上的运动。

许多藉由恒星运动来了解暗物质分布的研究,常需假设星系中物质处于平衡状态,然而模拟发现其结果与真实分布有差异。 受邻近矮星系(如大小麦哲伦星系)和过去曾发生星系合并的扰动,盘面上的恒星沿着如同弯曲黑胶唱片般的路径。 本研究的脉冲星较靠近盘面(离太阳约在3000光年左右),因此直接量测加速度将可更贴近真实。

此研究提供了研究星系动力学的新方法,将有助于更详细的银河系模拟、增进对广义相对论的了解、为寻找暗物质提供更多线索,并对未来了解宇宙中的物质分布与组成提供了一扇新的窗口。

图说:银河系盘面上的涟漪,及人马座矮椭球星系因与银河系交互作用产生的潮汐尾(tidal tail)。 蓝色立方体中显示作者分析的脉冲双星位置(蓝色),中心黄点代表太阳。 数据来源:ScienceDaily

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