天文学家如何利用脉冲星观察暗物质的证据

在宇宙“计时器”的帮助下，我们探测到了潜在暗物质物体的诱人证据。

这些脉冲星——旋转并发射像灯塔一样的电波束的中子星，这些电波束快速扫过太空——被用来识别神秘的隐藏物体。

脉冲星之所以得到这样的称呼，是因为它们以非常规律的间隔(从毫秒到秒)发出电磁辐射，这使得它们成为极其精确的计时器。

“科学已经开发出非常精确的方法来测量时间，”这项研究的天文学家、圣母大学的约翰·洛塞科教授说，他在本周于赫尔大学举行的全国天文学会议上展示了他的研究成果。

“在地球上我们有原子钟，在太空中我们有脉冲星。

“尽管人们已经知道引力可以减缓光速一个多世纪了，但迄今为止的应用却很少。”

洛塞科教授观察到脉冲星时间的变化和延迟，表明射电波束正在脉冲星和望远镜之间某处看不见的质量集中处传播。

他认为这些看不见的质量是暗物质物体的候选者。

洛塞科教授研究了射电脉冲到达时间的延迟，通常精度为纳秒。他沿着帕克斯脉冲星计时阵列发布的 PPTA2 调查数据中的射电脉冲路径进行搜索。

这个正在进行的项目利用来自七个不同射电望远镜的数据，对脉冲到达时间进行精确测量：埃菲尔斯伯格望远镜、南凯望远镜、韦斯特博克望远镜、格林班克望远镜、阿雷西博望远镜、帕克斯望远镜和洛弗尔望远镜，后者位于柴郡。

在三个观测带中，脉冲的节奏大约为三周。

由于暗物质导致的到达时间偏差具有明确的形状和与其质量成比例的大小。

光经过暗物质区域时会因为暗物质的存在而变慢。对 65 颗“毫秒脉冲星”的精确数据进行搜索后，发现了大约十几个似乎与暗物质相互作用的事件。

洛塞科教授表示：“我们利用地球在运动、太阳在运动、脉冲星在运动，甚至暗物质也在运动的事实。

“我们观察到到达时间的偏差，这是由我们所观察的质量和我们的&luo;时钟&ruo;脉冲星的视线之间的距离变化引起的。”

太阳大小的质量可以产生约 10 微秒的延迟。洛塞科教授的观测分辨率为纳秒级，比太阳小 10,000 倍。

“其中一项发现表明，太阳质量大约有 20% 发生了扭曲，”洛塞科教授说。“这个物体可能是暗物质的候选对象。”

他还证实，这项研究的一个副作用是改进了脉冲星计时数据样本。收集这些精确样本是为了寻找低频引力辐射的证据。

暗物质物体会给数据增加“噪音”，因此识别并移除它们将清除样本中的一些变化，从而消除其他引力辐射搜索中的噪音。

“暗物质的真正本质是一个谜，”洛塞科教授说。“这项研究为暗物质的本质及其在银河系中的分布提供了新的见解，也可能提高精密脉冲星数据的准确性。”

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