脈衝星的加速度揭露了銀河系的黑暗面

作者 | 發布日期 2021 年 02 月 07 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


天文學家利用銀河系內脈衝雙星的週期變化,估算其受到的重力以反推物質分佈,扣除觀測得到可見物質(恆星、星際介質、星雲等……)的貢獻,推算銀河系暗物質的密度分佈。

恆星在星系中以每秒數百公里快速移動,但其速度的改變非常緩慢(約每秒數公分)。科學家利用銀河系盤面和銀暈中的脈衝星,藉其極精準的週期,來偵測這個微小的速度變化,以估計所受的重力和暗物質分佈。因觀測到的脈衝星週期會受沿視線方向上的速度影響(都卜勒效應),當此速度因重力而改變時,觀測到的週期亦跟著改變。其他影響脈衝雙星的週期的因素還有:脈衝雙星在繞轉釋放出重力波和其垂直視線上的運動。

許多藉由恆星運動來了解暗物質分布的研究,常需假設星系中物質處於平衡狀態,然而模擬發現其結果與真實分佈有差異。受鄰近矮星系(如大小麥哲倫星系)和過去曾發生星系合併的擾動,盤面上的恆星沿著如同彎曲黑膠唱片般的路徑。本研究的脈衝星較靠近盤面(離太陽約在 3000 光年左右),因此直接量測加速度將可更貼近真實。

此研究提供了研究星系動力學的新方法,將有助於更詳細的銀河系模擬、增進對廣義相對論的了解、為尋找暗物質提供更多線索,並對未來了解宇宙中的物質分佈與組成提供了一扇新的窗口。

▲ 銀河系盤面上的漣漪,及人馬座矮橢球星系因與銀河系交互作用產生的潮汐尾(tidal tail)。藍色立方體中顯示作者分析的脈衝雙星位置(藍色),中心黃點代表太陽。(Source:IAS

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay

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