Взвесить галактику — задача непростая, её нельзя просто положить на весы. Однако можно изучить гравитационные следы, которые она оставляет на всём вокруг себя, и если у вас есть достаточно точные приборы, эти следы могут рассказать вам невероятно много. Исследователи из Университета Алабамы в Хантсвилле только что продемонстрировали замечательный новый способ сделать именно это, используя одни из самых точных естественных хронометров во Вселенной — пульсары.

Пульсары — это коллапсировавшие остатки массивных звёзд, погибших в результате взрывов сверхновых. После этой катастрофической смерти остаётся объект размером примерно с город, но массой больше Солнца, вращающийся десятки или даже сотни раз в секунду и излучающий радиоволны с регулярностью атомных часов. Именно эта необычайная точность делает их такими полезными. Любое изменение во времени пульсара, даже сдвиг на микросекунды, сообщает астрономам о том, что на него воздействовала гравитация. При осторожном использовании пульсары становятся самыми чувствительными детекторами гравитации, которые у нас есть.

Команда астрономов из Университета Алабамы в Хантсвилле использовала
данные о времени колебаний 54 миллисекундных пульсаров, разбросанных по всей нашей Галактике, чтобы измерить крошечные асимметрии гравитационного ускорения вблизи нашего солнечного окружения. Они выяснили, что эти асимметрии несут в себе гравитационную сигнатуру двух ближайших к Млечному Пути галактик-спутников: Большого Магелланова Облака и Карликовой сфероидальной Галактики Стрельца, которые прямо сейчас мягко воздействуют на все объекты в нашем галактическом окружении.

Традиционный метод оценки массы галактики основан на наблюдении за движением её звёзд, методе, называемом кинематикой. Проблема в том, что движение звёзд несёт в себе накопленную историю миллиардов лет галактических взаимодействий, спиральных рукавов, газовых облаков и прошлых слияний, наложенных друг на друга. Разобраться, какое движение было вызвано каким событием, чрезвычайно сложно, и это требует предположений о том, находится ли галактика в стабильном, устоявшемся состоянии, что, как мы теперь знаем, часто просто не соответствует действительности.

Ускорения — это совсем другое дело. В отличие от скоростей, которые накапливаются и сохраняются ещё долго после того, как их причина исчезла, ускорения существуют только тогда, когда вызывающая их сила всё ещё активна. Гравитационное притяжение близлежащей галактики происходит прямо сейчас, и пульсары могут обнаружить его прямо сейчас чисто и непосредственно, без груза миллиардов лет предшествующей истории.

Используя данные измерений пульсаров в сочетании с компьютерным моделированием, команда рассчитала массу Большого Магелланова Облака, которая составляет приблизительно 41 миллиард масс Солнца, а массу карликовой галактики Стрельца — около 350 миллионов солнечных масс. Важно отметить, что эти цифры включают как видимые звезды и газ, так и невидимую темную материю, окружающую их.

Применение того же метода к большему числу пульсаров по мере повышения точности синхронизации в конечном итоге позволит составить карту распределения скоплений темной материи, известных как субгало, по всей Млечной Галактике. Понимание того, где находятся эти скопления и какова их масса, значительно приблизит нас к пониманию того, что же на самом деле представляет собой темная материя.

Источник информации: Университет Алабамы (UAH)