利用脈衝星探測到了潛在暗物質天體的證據，脈衝星是中子星，會發出規律的無線電波束。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量，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衝星訊號的情況。這項研究不僅有助於理解暗物質，還能改善其他天文研究的脈衝星計時資料。

這幅藝術家的概念圖展示了一顆脈衝星，它就像一座燈塔，在旋轉時發出規律的脈衝光。脈衝星是恆星爆炸後的緻密殘餘物，屬於一類被稱為中子星的天體。資料來源：NASA/JPL-Caltech

利用脈衝星探測暗物質

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。這些脈衝星–旋轉並發出燈塔般的無線電波束，快速掠過太空的中子星–被用來識別神秘的隱蔽質量。脈衝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，太空中有脈衝星。雖然人們知道引力能使光速減慢已經有一個多世紀了，但迄今為止應用還很少”。

這張圖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）。當恆星的自轉將這些波束掃過地球時，中子星就能作為射電脈衝星被偵測到。資料來源：NASA Goddard/Walt Feimer

觀測脈衝星時間的變化

LoSecco 教授觀察到脈衝星時間的變化和延遲，這表明無線電波束是圍繞著脈衝星和望遠鏡之間某個看不見的質量集中點傳播的。他認為這些看不見的品質是暗物質天體的候選人。

他研究了射電脈衝到達時間的延遲，其精度通常為奈秒。他沿著帕克斯脈衝星定時陣列發布的PPTA2 勘測資料中的射電脈衝路徑進行了搜尋。

這個正在進行的項目利用七個不同射電望遠鏡的數據對脈衝到達時間進行精確測量：艾菲爾斯貝格、南賽、韋斯特博克、綠岸、阿雷西博、帕克斯和洛弗爾（後者位於柴郡）。

脈衝在三個觀測波段中的頻率約為三週。

顯示脈衝星隨時間變化的幾何圖形。觀察者所看到的暗物質餘弦。 Z 軸從觀察者到脈衝星（左側的點）。最接近點是X 軸上的距離D。 Y 座標沿質量濃度的投影速度向上。沿Y 軸的位移取為V t。質量濃度位於​​（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量成正比。

當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”毫秒脈衝星”的精確數據進行搜尋後發現，大約有十幾個脈衝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、脈衝星在運動，甚至暗物質也在運動這一事實。我們觀測到的質量與我們的’時鐘’脈衝星視線之間的距離變化所導致的到達時間偏差”。

太陽大小的質量可以產生約10 微秒的延遲了，觀測解析度為奈秒級，比這小一萬倍。其中一項發現表明，太陽質量的大約20% 發生了扭曲。這個天體可能是暗物質的候選者。

改良脈衝星定時資料樣本

他也證實，這項研究的一個副作用是改進了脈衝星定時資料樣本。收集這精確樣本是為了尋找低頻引力輻射的證據。

暗物質天體會為資料帶來”雜訊”，因此識別並移除暗物質天體將清除樣本中的一些變異性，從而在其他引力輻射搜尋中消除這些雜訊。

“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佈情況，也可能提高精確脈衝星資料的準確性。”

編譯自/ ScitechDaily