• Home
  • Química
  • Astronomía
  • Energía
  • Naturaleza
  • Biología
  • Física
  • Electrónica
  •  science >> Ciencia >  >> Astronomía
    Las mediciones de la aceleración de un púlsar revelan el lado oscuro de las Vías Lácteas

    Se muestran las ondas en el disco de la Vía Láctea, junto con los escombros de la marea de la galaxia enana de Sagitario. Los púlsares analizados por Chakrabarti et al 2021 para calcular las aceleraciones galácticas se muestran en el recuadro. Crédito:IAS; Dana Berry

    Es bien sabido que la expansión del universo se acelera debido a una misteriosa energía oscura. Dentro de las galaxias las estrellas también experimentan una aceleración, aunque esto se debe a alguna combinación de materia oscura y densidad estelar. En un nuevo estudio que se publicará en Cartas de revistas astrofísicas Los investigadores ahora han obtenido la primera medición directa de la aceleración promedio que tiene lugar dentro de nuestra galaxia de origen, la vía Láctea. Dirigido por Sukanya Chakrabarti en el Instituto de Estudios Avanzados con colaboradores del Instituto de Tecnología de Rochester, Universidad de Rochester, y la Universidad de Wisconsin-Milwaukee, el equipo utilizó datos de púlsar para registrar las aceleraciones radiales y verticales de las estrellas dentro y fuera del plano galáctico. Basado en estas nuevas mediciones de alta precisión y la cantidad conocida de materia visible en la galaxia, Luego, los investigadores pudieron calcular la densidad de materia oscura de la Vía Láctea sin hacer la suposición habitual de que la galaxia está en un estado estable.

    "Nuestro análisis no solo nos da la primera medida de las pequeñas aceleraciones experimentadas por las estrellas en la galaxia, pero también abre la posibilidad de ampliar este trabajo para comprender la naturaleza de la materia oscura, y, en última instancia, energía oscura a mayor escala, "declaró Chakrabarti, autor principal del artículo y miembro actual e IBM Einstein Fellow en el Institute for Advanced Study.

    Las estrellas atraviesan la galaxia a cientos de kilómetros por segundo, sin embargo, este estudio indica que el cambio en sus velocidades se está produciendo a un ritmo literal de caracol, unos pocos centímetros por segundo, que es aproximadamente la misma velocidad que un bebé gateando. Para detectar este movimiento sutil, el equipo de investigación se basó en la capacidad ultraprecisa de mantenimiento del tiempo de los púlsares que están ampliamente distribuidos por todo el plano galáctico y el halo, una región esférica difusa que rodea la galaxia.

    "Al explotar las propiedades únicas de los púlsares, pudimos medir aceleraciones muy pequeñas en la galaxia. Nuestro trabajo abre una nueva ventana en dinámica galáctica, ", dijo el coautor Philip Chang de la Universidad de Wisconsin-Milwaukee.

    Extendiéndose hacia afuera aproximadamente 300, 000 años luz del centro galáctico, el halo puede proporcionar pistas importantes para comprender la materia oscura, que representa alrededor del 90 por ciento de la masa de la galaxia y está altamente concentrado por encima y por debajo del plano galáctico denso de estrellas. El movimiento estelar en esta región en particular, un foco principal de este estudio, puede verse influenciado por la materia oscura. Utilizando las mediciones de densidad local obtenidas a través de este estudio, Los investigadores ahora tendrán una mejor idea de cómo y dónde buscar la materia oscura.

    Si bien los estudios anteriores asumieron un estado de equilibrio galáctico para calcular la densidad de masa promedio, esta investigación se basa en lo natural, estado de no equilibrio de la galaxia. Se podría comparar esto con la diferencia entre la superficie de un estanque antes y después de arrojar una piedra. Al tener en cuenta las "ondas", el equipo pudo obtener una imagen más precisa de la realidad. Aunque en este caso, en lugar de piedras, la Vía Láctea está influenciada por una historia turbulenta de fusiones galácticas y continúa siendo perturbada por galaxias enanas externas como las Nubes de Magallanes Pequeñas y Grandes. Como resultado, las estrellas no tienen órbitas planas y tienden a seguir un camino similar al de un disco de vinilo deformado, cruzando por encima y por debajo del plano galáctico. Uno de los factores clave que permitió este enfoque de observación directa fue el uso de datos de púlsares compilados a partir de colaboraciones internacionales, incluyendo NANOGrav (Observatorio Norteamericano de Nanohercios de Ondas Gravitacionales) que ha obtenido datos de los telescopios Green Bank y Arecibo.

    Este artículo histórico amplía el trabajo de Jan H. Oort (1932); John Bahcall (1984); Kuijken y Gilmore (1989); Holmberg y Flynn (2000); Jo Bovy y Scott Tremaine (2012) para calcular la densidad de masa promedio en el plano galáctico (límite de Oort) y la densidad de materia oscura local. Académicos de la IAS, incluido Oort, Bahcall, Bovy, Tremaine, y Chakrabarti han jugado un papel importante en el avance de esta área de investigación.

    "Durante siglos, los astrónomos han medido las posiciones y velocidades de las estrellas, pero estos proporcionan solo una instantánea del complejo comportamiento dinámico de la Vía Láctea, "declaró Scott Tremaine, Profesor emérito del Instituto de Estudios Avanzados. "Las aceleraciones medidas por Chakrabarti y sus colaboradores son causadas directamente por las fuerzas gravitacionales de la materia en la galaxia, tanto visible como oscuro, y por lo tanto proporcionar una ventana nueva y prometedora sobre la distribución y composición de la materia en la galaxia y el universo ".

    Este artículo en particular permitirá una amplia variedad de estudios futuros. Pronto también será posible realizar mediciones precisas de las aceleraciones utilizando el método de velocidad radial complementario que Chakrabarti desarrolló a principios de este año. que mide el cambio en la velocidad de las estrellas con alta precisión. Este trabajo también permitirá simulaciones más detalladas de la Vía Láctea, mejorar las restricciones sobre la relatividad general, y proporcionar pistas en la búsqueda de materia oscura. Las extensiones de este método también pueden permitirnos medir directamente la aceleración cósmica.

    Si bien una imagen directa de nuestra galaxia natal, similar a las de la Tierra tomadas por los astronautas del Apolo, aún no es posible, este estudio ha proporcionado nuevos detalles esenciales para ayudar a visualizar la organización dinámica de la galaxia desde dentro.


    © Ciencia https://es.scienceaq.com