利用脈沖星探測到了潛在暗物質天體的證據，脈沖星是中子星，會發出有規律的無線電波束。約翰-洛塞克教授對這些光束進行了分析，發現其中的變化和延遲表明存在著看不見的質素，很可能是暗物質。LoSecco利用了PPTA2調查的數據，其中涉及多個射電望遠鏡的精確測量。研究發現了大約十幾種暗物質可能影響脈沖星訊號的情況。這項研究不僅有助於理解暗物質，還能改進其他天文研究的脈沖星計時數據。
這幅藝術家的概念圖展示了一顆脈沖星，它就像一座燈塔，在旋轉時發出有規律的脈沖光。脈沖星是恒星爆炸後的致密殘余物，屬於一類被稱為中子星的天體。資料來源：NASA/JPL-Caltech
利用脈沖星探測暗物質
在宇宙"時間守護者"的幫助下，我們探測到了潛在暗物質物體的誘人證據。這些脈沖星--旋轉並行出燈塔般的無線電波束，快速掠過太空的中子星--被用來辨識神秘的隱蔽質素。脈沖星之所以有這個綽號，是因為它們每隔幾毫秒到幾秒就會發出一次非常有規律的電磁輻射，因此是非常精確的計時器。
這項研究背後的天文學家、聖母大學的約翰-洛塞克教授最近在赫爾大學舉行的國家天文學會議上介紹了他的研究成果。
"地球上有原子鐘，太空中有脈沖星。雖然人們知道重力能使光速減慢已經有一個多世紀了，但迄今為止套用還很少"。
這幅影像顯示的是一顆中子星的藝術家印象圖，它周圍環繞著強磁場（藍色）。它在磁極上方發出一束狹窄的無線電波（洋紅色）。當恒星的自轉將這些波束掃過地球時，中子星就能作為射電脈沖星被探測到。資料來源：NASA Goddard/Walt Feimer
觀測脈沖星時間的變化
LoSecco 教授觀察到脈沖星時間的變化和延遲，這表明無線電波束是圍繞著脈沖星和望遠鏡之間某個看不見的質素集中點傳播的。他認為這些看不見的質素是暗物質天體的候選者。
他研究了射電脈沖到達時間的延遲，其精度通常為納秒級。他沿著帕克斯脈沖星定時陣列釋出的 PPTA2 勘測數據中的射電脈沖路徑進行了搜尋。
這個正在進行的專案利用七個不同射電望遠鏡的數據對脈沖到達時間進行精確測量：埃菲爾斯貝格、南賽、韋斯博克、綠岸、阿雷西博、帕克斯和洛弗爾（後者位於柴郡）。
脈沖在三個觀測波段中的頻率約為三周。
顯示脈沖星隨時間變化的幾何圖形。觀察者看到的暗物質余弦。Z 軸從觀察者到脈沖星（左側的點）。最接近點是 X 軸上的距離 D。Y 座標沿質素濃度的投影速度向上。沿 Y 軸的位移取為 V t。質素濃度位於（D,Vt）處的平面上。資料來源：John LoSecco
暗物質導致的到達時間偏差
暗物質導致的到達時間偏差具有明確的形狀，其大小與暗物質的質素成正比。
光線經過暗物質區域附近時，會因暗物質的存在而變慢。對 65 顆"毫秒脈沖星"的精確數據進行搜尋後發現，大約有十幾個脈沖星似乎與暗物質發生了相互作用。
LoSecco 教授說："我們利用了地球在運動、太陽在運動、脈沖星在運動，甚至暗物質也在運動這一事實。我們觀測到的質素與我們的'時鐘'脈沖星視線之間的距離變化所導致的到達時間偏差"。
太陽大小的質素可以產生約 10 微秒的延遲了，觀測分辨率為納秒級，比這小一萬倍。其中一項發現表明，太陽質素的大約 20% 發生了扭曲。這個天體可能是暗物質的候選者。
改進脈沖星定時數據樣本
他還證實，這項研究的一個副作用是改進了脈沖星定時數據樣本。收集這一精確樣本是為了尋找低頻重力輻射的證據。
暗物質天體會給數據帶來"噪音"，因此辨識並移除暗物質天體將清除樣本中的一些變異性，從而在其他重力輻射搜尋中消除這些噪音。
"暗物質的真正性質是一個謎，"LoSecco 教授說。"這項研究為我們揭示了暗物質的性質及其在銀河系中的分布情況，也可能提高精確脈沖星數據的準確性。"
編譯自/ScitechDaily
