Sisi gelap Bima Sakti terungkap melalui pengukuran percepatan pulsar

Riak piringan Bima Sakti ditampilkan, bersama dengan sisa pasang surut galaksi kerdil Sagitarius. Pulsar yang dianalisis oleh Chakrabarti dkk 2021 untuk menghitung percepatan galaksi ditunjukkan pada saat penyisipan. Kredit: IAS; Dana Berry

Diketahui dengan baik bahwa perluasan alam semesta semakin cepat karena energi gelap yang misterius. Di dalam galaksi, bintang juga mengalami percepatan, meskipun ini disebabkan oleh kombinasi materi gelap dan kerapatan bintang. Di sebuah studi baru yang akan dipublikasikan di Surat dari jurnal astrofisika, para peneliti kini telah memperoleh ukuran langsung pertama dari percepatan rata-rata yang terjadi di galaksi asal kita, the Bima Sakti.

Diarahkan oleh Dia menyukai Chakrabarti di Institute for Advanced Study, dengan kolaborator dari Rochester Institute of Technology, University of Rochester dan University of Wisconsin-Milwaukee, peralatan yang digunakan pulsar data untuk mencatat percepatan radial dan vertikal bintang masuk dan keluar dari bidang galaksi. Dari pengukuran presisi tinggi baru ini dan jumlah materi terlihat yang diketahui di galaksi, para peneliti dapat menghitung kepadatan materi gelap di Bima Sakti tanpa membuat asumsi biasa bahwa galaksi berada dalam kondisi stabil. .

“Analisis kami tidak hanya memberi kami ukuran pertama dari percepatan kecil yang dialami oleh bintang galaksi, tetapi juga membuka kemungkinan untuk memperluas pekerjaan ini untuk memahami sifat materi gelap dan, pada akhirnya, energi gelap dalam skala yang lebih besar, ”kata Chakrabarti, penulis utama makalah dan anggota saat ini dan anggota IBM Einstein di Institute for Advanced Study.

Bintang keluar dari galaksi dengan kecepatan ratusan kilometer per detik, meskipun penelitian ini menunjukkan bahwa perubahan kecepatannya terjadi pada kecepatan spiral literal, beberapa sentimeter per detik, yang kira-kira sama. kecepatan bayi merangkak. Untuk mendeteksi gerakan halus ini, tim peneliti mengandalkan kemampuan ultra-presisi untuk mempertahankan waktu dari pulsar yang tersebar luas di seluruh bidang galaksi dan halo, wilayah bola menyebar yang mengelilingi galaksi.

“Dengan memanfaatkan sifat unik pulsar, kami dapat mengukur percepatan yang sangat kecil di galaksi. Pekerjaan kami membuka jendela baru ke dalam dinamika galaksi, ”kata rekan penulis Philip Chang dari Universitas Wisconsin-Milwaukee.

Memperluas ke luar sekitar 300.000 tahun cahaya dari pusat galaksi, halo dapat memberikan saran penting untuk memahami materi gelap, yang menyumbang sekitar 90 persen dari massa galaksi dan sangat terkonsentrasi di atasnya. dan di bawah bidang galaksi padat di bintang-bintang. Gerakan bintang di wilayah khusus ini, salah satu fokus utama studi ini, mungkin dipengaruhi oleh materi gelap. Dengan menggunakan pengukuran kepadatan lokal yang diperoleh melalui studi ini, para peneliti sekarang akan memiliki gagasan yang lebih baik tentang bagaimana dan di mana mencari materi gelap.

Meskipun penelitian sebelumnya mengasumsikan keadaan kesetimbangan galaksi untuk menghitung massa jenis rata-rata, penelitian ini didasarkan pada keadaan alamiah non-kesetimbangan galaksi. Hal ini dapat kita analisis dari perbedaan antara permukaan kolam sebelum dan sesudah melempar batu. Dengan menyadari “riak”, tim bisa mendapatkan gambaran yang lebih akurat tentang realitas. Meskipun dalam hal ini, alih-alih bebatuan, Bima Sakti dipengaruhi oleh sejarah penggabungan galaksi yang bergolak dan terus diganggu oleh galaksi katai eksternal seperti awan Magellan kecil dan besar. Akibatnya, bintang tidak memiliki orbit datar dan cenderung mengikuti jalur yang mirip dengan rekaman vinil yang terdeformasi, melintasi di atas dan di bawah bidang galaksi. Salah satu faktor kunci yang memungkinkan pendekatan pengamatan langsung ini adalah penggunaan data pulsar yang dikumpulkan dari kolaborasi internasional, termasuk NANOGrav (American Nanohert Observatory for Gravitational Waves) yang telah memperoleh data dari Teleskop Green Bank dan Arecibo.

Dokumen ikonik ini memperluas karya Jan H. Oort (1932); John Bahcall (1984); Kuijken dan Gilmore (1989); Holmberg dan Flynn (2000); saya Jo Bovy & Scott Tremaine (2012) untuk menghitung massa jenis rata-rata di bidang galaksi (batas Oort) dan kepadatan materi gelap lokal. Para sarjana IAS, termasuk Oort, Bahcall, Bovy, Tremaine, dan Chakrabarti, telah memainkan peran penting dalam memajukan bidang penelitian ini.

“Selama berabad-abad para astronom telah mengukur posisi dan kecepatan bintang, tetapi ini hanya memberikan gambaran tentang perilaku dinamis kompleks galaksi Bima Sakti,” katanya. Scott Tremaine, Profesor Emeritus dari Institute of Advanced Studies. “Percepatan yang diukur oleh Chakrabarti dan kolaboratornya disebabkan langsung oleh gaya gravitasi materi galaksi, baik yang terlihat maupun yang gelap, dan memberikan jendela baru yang menjanjikan tentang distribusi dan komposisi materi di galaksi. dan alam semesta “.

Artikel khusus ini akan memungkinkan berbagai macam studi di masa depan. Pengukuran percepatan yang akurat juga akan segera dapat dilakukan menggunakan metode kecepatan radial komplementer yang dikembangkan Chakrabarti awal tahun ini, yang mengukur perubahan kecepatan bintang dengan akurasi tinggi. Pekerjaan ini juga akan memungkinkan simulasi yang lebih rinci dari Bima Sakti, meningkatkan batasan relativitas umum, dan memberikan petunjuk dalam pencarian materi gelap. Perpanjangan metode ini juga memungkinkan kita mengukur percepatan kosmik secara langsung.

Meskipun belum mungkin untuk mendapatkan gambar langsung dari galaksi kita, mirip dengan Bumi yang dibuat oleh astronot Apollo, penelitian ini telah memberikan detail baru yang penting untuk membantu membayangkan organisasi dinamis galaksi dari dalam.

Referensi: “Ukuran kepadatan massa bidang galaksi dari percepatan biner pulsar” oleh Sukanya Chakrabarti, Philip Chang, Michael T. Lam, Sarah J. Vigeland, Alice C. Quillen, diterima, Surat dari majalah astrofiscal.
arXiv: 2010.04018

Pertemuan: Pertemuan ke-237 American Astronomical Society

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.