Opracowano nową metodę „ważenia” galaktyk okrążających naszą Drogę Mleczną. Badacze zastosowali do tego dokładne pomiary pulsarów (timing pulsarów), aby określić przyspieszenia, jakie obecnie wywołują w Drodze Mlecznej te galaktyki karłowate – informuje Uniwersytet Alabamy w Huntsville (USA).
W badaniu skupiono się na sprawdzeniu, jak grawitacyjne odziaływanie sąsiednich galaktyk karłowatych zaburza Drogę Mleczną. Oparto się na analizie danych z obserwacji pulsarów, dotyczących tzw. timingu pulsarów (dokładnego pomiaru czasu docierania impulsów radiowych od pulsarów).
Pulsary to szybko obracające się gwiazdy neutronowe, niewielkie i niezwykle gęste pozostałości po masywnych gwiazdach. Emitują promieniowanie radiowe, które niczym latarnia morska omiata przestrzeń dookoła. Pulsary są tak dokładne, że mogą służyć jako kosmiczne zegary, na przykład do wykrywania niewielkich zmian w ruchu spowodowanych przez grawitację.
Badacze postanowili wykorzystać timing pulsarów do zbadania wpływu, jaki na Drogę Mleczną mają dwie z jej galaktyk satelitarnych: Wielki Obłok Magellana oraz galaktyka karłowata w Strzelcu, znana jako SagDEG (Sagittarius Dwarf Spheroidal Galaxy).
„Od dawna było wiadomo, że galaktyki karłowate wywołują zmarszczki i fale w dysku naszej galaktyki. Ale dopiero od niedawna możemy do badania tego używać pulsarów. Ustaliliśmy, że zaburzenia w dysku powodują przyspieszenia, które możemy wykrywać przy pomocy pulsarów w roli anten grawitacyjnych” - wskazał pierwszy autor publikacji, Thomas Donlon z Wydziału Fizyki i Astronomii na Uniwersytecie Alabamy w Hunstville (USA).
Tradycyjnym sposobem określania mas takich galaktyk karłowatych jest analizowanie ruchu gwiazd. Jednak pomiary są trudne do interpretacji, ponieważ na ruch gwiazd wpływa wiele czynników, takich jak ramiona spiralne, obłoki gazu, dawniejsze interakcje galaktyczne. Metoda oparta o pulsary pozwala na bardziej bezpośredni pomiar samego przyspieszenia grawitacyjnego. Tradycyjna metoda kinematyczna opiera się na modelowaniu pozycji i ruchów gwiazd w pojedynczym momencie czasu, przy użyciu uproszczonych założeń, aby oszacować przyspieszenie. W przypadku metody pulsarowej nie trzeba opierać się na takich założeniach, dlatego uzyskany rezultat jest dokładniejszy.
Prace nad bezpośrednimi pomiarami przyspieszeń rozpoczęły się w 2020 roku, a pierwsze pomiary timingu pulsarów nastąpiły w tych badaniach w 2021 roku. Początkowo używano 14 par pulsarów milisekundowych. Później udało się powiększyć próbkę do 54, co już umożliwia zastosowanie do pomiarów mas galaktyk karłowatych.
Donlon tłumaczy, iż przez miliardy lat ruch i pozycje gwiazd są zmieniane przez zaburzenia od wielu zdarzeń. Trudno ustalić, jaki był wpływ pojedynczego zdarzenia. Jednak przyspieszenia nie utrzymują się tak długom jak prędkości. Zanikają, gdy kończy się zaburzenie. Skoro więc zaburzenia trwają przez krótki czas - oznacza to, że obserwowane obecnie przyspieszenia pulsarów pochodzą jedynie od aktualnych dzisiaj zaburzeń od tych dwóch galaktyk karłowatych.
Przy pomocy symulacji komputerowych, w połączeniu z obserwacjami pulsarów, udało się oszacować masę Wielkiego Obłoku Magellana na około 41 miliardów mas Słońca. Z kolei galaktyka karłowata w Strzelcu ma 350 milionów mas Słońca. Wartości te obejmują zarówno materię widzialną, jak i ciemną materię.
Tekst artykułu dostępny jest w serwisie arXiv, który zawiera wstępne wersje publikacji naukowych, zanim trafią do recenzji i czasopism naukowych. (PAP)
cza/ zan/
Fundacja PAP zezwala na bezpłatny przedruk artykułów z Serwisu Nauka w Polsce pod warunkiem mailowego poinformowania nas raz w miesiącu o fakcie korzystania z serwisu oraz podania źródła artykułu. W portalach i serwisach internetowych prosimy o zamieszczenie podlinkowanego adresu: Źródło: naukawpolsce.pl, a w czasopismach adnotacji: Źródło: Serwis Nauka w Polsce - naukawpolsce.pl. Powyższe zezwolenie nie dotyczy: informacji z kategorii "Świat" oraz wszelkich fotografii i materiałów wideo.
