Tikimasi, kad tamsioji medžiaga, sudaryta iš dalelių, kurios neatspindi, neišskiria ir nesugeria šviesos, sudarys didžiąją dalį visatos materijos. Tačiau jo sąveikos su šviesa trūkumas neleidžia tiesiogiai aptikti naudojant įprastus eksperimentinius metodus.

Fizikai dešimtmečius bandė sukurti alternatyvius tamsiosios medžiagos aptikimo ir tyrimo metodus, tačiau daugelis klausimų apie jos prigimtį ir buvimą mūsų galaktikoje lieka neatsakyti. „Pulsar Timing Array“ (PTA) eksperimentai bando patikrinti, ar egzistuoja vadinamosios ultralengvosios tamsiosios medžiagos dalelės, tiriant galaktikos radijo pulsarų (t. y. dangaus kūnų, skleidžiančių reguliarius milisekundžių radijo bangų impulsus) matricos laiką.

„European Pulsar Timing Array“, daugianacionalinė skirtingų institutų tyrėjų komanda, naudojanti 6 radijo teleskopus visoje Europoje tam tikriems pulsarams stebėti, neseniai išanalizavo antrąją surinktų duomenų bangą. Jų popieriuspaskelbta m Fizinės apžvalgos laiškainustato griežtesnius lengvosios tamsiosios medžiagos buvimo Paukščių Take apribojimus.

„Šis dokumentas iš esmės buvo mano pirmojo doktorantūros projekto rezultatas“, – Phys.org sakė šio dokumento bendraautorė Clemente Samara. „Idėja kilo, kai paklausiau savo vadovo, ar galėčiau atlikti tyrimus, orientuotus į gravitacinių bangų mokslą, bet iš dalelių fizikos perspektyvos. Pagrindinis projekto tikslas buvo apriboti vadinamosios lengvosios tamsiosios medžiagos egzistavimą mūsų galaktikoje.”

Šviesioji tamsioji medžiaga yra hipotetinė tamsiosios materijos kandidatė, susidedanti iš itin lengvų dalelių, galinčių išspręsti ilgametes astrofizikos paslaptis. Naujausiu Samaros ir jo kolegų atliktu tyrimu buvo siekiama patikrinti, ar mūsų galaktikoje gali būti šios rūšies tamsiosios medžiagos, remiantis Europos pulsarų laiko matricos surinktais duomenimis.

„Mus įkvėpė ankstesnės pastangos šioje srityje, ypač Burayko ir jos bendradarbių darbai„Dėl ilgesnės mūsų duomenų rinkinio trukmės ir patobulintos skiriamosios gebos galėjome nustatyti griežtesnius lengvosios tamsiosios medžiagos buvimo Paukščių Take apribojimus“, – sakė Samara.

Naujausiame Europos Pulsar Timing Array dokumente daromos kitokios prielaidos nei kitose praeityje atliktuose tyrimuose. Užuot tyrinėję tamsiosios ir įprastos materijos sąveiką, daroma prielaida, kad ši sąveika vyksta tik dėl gravitacinių efektų.

„Mes manėme, kad tamsioji medžiaga sąveikauja su įprasta medžiaga tik per gravitacinę sąveiką“, – paaiškino Samara. „Tai gana tvirtas teiginys: iš tikrųjų vienintelis dalykas, kurį žinome apie tamsiąją medžiagą, yra tai, kad ji sąveikauja su gravitacija. Trumpai tariant, tamsioji medžiaga sukuria potencialius šulinius, kuriuose sklinda pulsuojantys radijo spinduliai. Tačiau šių šulinių gylis yra periodiškas. , taigi ir kelionės laikas Radijo spindulys iš pulsarų į Žemę taip pat keičiasi tam tikru periodiškumu.

Ieškodami būtent šio efekto antrojoje duomenų bangoje iš Europos pulsarų laiko masyvo, Samara ir jo kolegos sugebėjo nustatyti naujus labai šviesios tamsiosios medžiagos buvimą aplink pulsarus. Europos Pulsar Timing Array šiuos duomenis renka beveik 25 metus, naudodama 6 pažangius radijo teleskopus, esančius įvairiose Europos vietose.

„Remiantis mūsų atlikta analize, galime atmesti, kad tam tikros masės ultralengvosios dalelės gali sudaryti visą tamsiosios medžiagos kiekį“, – sakė Samara. „Taigi, jei jie būtų ten, mums vis tiek reikėtų kažko kito, kad paaiškintume, ką matome. Šis rezultatas yra gana tvirtas, nes mes sutelkėme dėmesį į tamsiosios medžiagos gravitacinę sąveiką, o tai yra vienintelis dalykas, kurį tikrai žinome.”

Naujausias Europos pulsarų laiko matricos darbas rodo, kad lengvosios dalelės, kurių masė yra 10–24,0 eV≲m≲10–23,3 eV, negali sudaryti 100% išmatuoto vietinio tamsiosios medžiagos tankio ir daugumoje jų gali būti ρ≲0,3. . Džefas/cm³. Šie nauji apribojimai galėtų paskatinti tolesnius šios srities tyrimus, kurie galėtų būti naudingi ateityje ieškant nepagaunamos tamsiosios medžiagos kandidato.

„Dabar planuoju ištirti, ar pulsarai turi ženklų, galinčių mums daugiau pasakyti apie tamsiąją medžiagą“, – pridūrė Samara. „Be to, aš apskritai domiuosi PTA mokslu, todėl taip pat norėčiau dirbti su supermasyvių juodųjų skylių dvejetainių sistemų astrofiziniu modeliavimu, kuris, kaip manoma, yra įtikinamas atsitiktinių gravitacinių bangų fono, kurį neseniai stebėjome, paaiškinimas.