Fisikawan mengamati persaingan antara orde magnet - ScienceDaily
Top Science

Pengukuran percepatan pulsar mengungkap sisi gelap Bima Sakti – ScienceDaily


Diketahui dengan baik bahwa perluasan alam semesta semakin cepat karena energi gelap yang misterius. Di dalam galaksi, bintang juga mengalami percepatan, meskipun hal ini disebabkan oleh kombinasi materi gelap dan kepadatan bintang. Dalam studi baru yang akan dipublikasikan di Surat Jurnal Astrofisika, para peneliti kini telah memperoleh pengukuran langsung pertama dari percepatan rata-rata yang terjadi di galaksi asal kita, Bima Sakti.

Dipimpin oleh Sukanya Chakrabarti di Institute for Advanced Study dengan kolaborator dari Rochester Institute of Technology, University of Rochester, dan University of Wisconsin-Milwaukee, tim menggunakan data pulsar untuk menghitung percepatan radial dan vertikal bintang di dalam dan di luar bidang galaksi. . Berdasarkan pengukuran presisi tinggi baru ini dan jumlah materi terlihat yang diketahui di galaksi, para peneliti kemudian dapat menghitung kepadatan materi gelap Bima Sakti tanpa membuat asumsi biasa bahwa galaksi berada dalam kondisi mapan.

“Analisis kami tidak hanya memberi kami pengukuran pertama dari percepatan kecil yang dialami oleh bintang-bintang di galaksi, tetapi juga membuka kemungkinan untuk memperluas pekerjaan ini untuk memahami sifat materi gelap, dan akhirnya energi gelap pada skala yang lebih besar,” kata Chakrabarti , penulis utama makalah dan Anggota saat ini dan IBM Einstein Fellow di Institute for Advanced Study.

Bintang-bintang meluncur cepat melalui galaksi dengan kecepatan ratusan kilometer per detik, namun penelitian ini menunjukkan bahwa perubahan kecepatannya terjadi dengan kecepatan siput literal – beberapa sentimeter per detik, yang kira-kira sama dengan kecepatan bayi yang merangkak. Untuk mendeteksi gerakan halus ini, tim peneliti mengandalkan kemampuan pengatur waktu yang sangat tepat dari pulsar yang tersebar luas di seluruh bidang galaksi dan halo – wilayah bola menyebar yang mengelilingi galaksi.

“Dengan memanfaatkan sifat unik pulsar, kami dapat mengukur percepatan yang sangat kecil di Galaksi. Pekerjaan kami membuka jendela baru dalam dinamika galaksi,” kata rekan penulis Philip Chang dari University of Wisconsin-Milwaukee.

Memperluas ke luar sekitar 300.000 tahun cahaya dari pusat galaksi, halo dapat memberikan petunjuk penting untuk memahami materi gelap, yang menyumbang sekitar 90 persen dari massa galaksi dan sangat terkonsentrasi di atas dan di bawah bidang galaksi padat bintang. Gerakan bintang di wilayah tertentu ini – fokus utama studi ini – dapat dipengaruhi oleh materi gelap. Memanfaatkan pengukuran kepadatan lokal yang diperoleh melalui studi ini, para peneliti sekarang akan memiliki gagasan yang lebih baik tentang bagaimana dan di mana mencari materi gelap.

Sementara penelitian sebelumnya mengasumsikan keadaan kesetimbangan galaksi untuk menghitung massa jenis rata-rata, penelitian ini didasarkan pada keadaan alamiah non-kesetimbangan galaksi. Orang mungkin menganalogikan ini dengan perbedaan antara permukaan kolam sebelum dan sesudah batu dilempar. Dengan memperhitungkan “riak”, tim dapat memperoleh gambaran yang lebih akurat tentang kenyataan. Meskipun dalam kasus ini, bukan batu, Bima Sakti dipengaruhi oleh sejarah penggabungan galaksi yang bergejolak dan terus diganggu oleh galaksi katai eksternal seperti Awan Magellan Kecil dan Besar. Akibatnya, bintang tidak memiliki orbit datar dan cenderung mengikuti jalur yang mirip dengan rekaman vinil melengkung, melintasi di atas dan di bawah bidang galaksi. Salah satu faktor kunci yang memungkinkan pendekatan pengamatan langsung ini adalah penggunaan data pulsar yang dikumpulkan dari kolaborasi internasional, termasuk NANOGrav (Observatorium Nanohertz Amerika Utara untuk Gelombang Gravitasi) yang telah memperoleh data dari teleskop Green Bank dan Arecibo.

Makalah penting ini memperluas karya Jan H. Oort (1932); John Bahcall (1984); Kuijken & Gilmore (1989); Holmberg & Flynn (2000); Jo Bovy & Scott Tremaine (2012) menghitung massa jenis rata-rata di bidang galaksi (batas Oort) dan kepadatan materi gelap lokal. Sarjana IAS termasuk Oort, Bahcall, Bovy, Tremaine, dan Chakrabarti telah memainkan peran penting dalam memajukan bidang penelitian ini.

“Selama berabad-abad para astronom telah mengukur posisi dan kecepatan bintang, tetapi ini hanya memberikan gambaran singkat dari perilaku dinamis galaksi Bima Sakti yang kompleks,” kata Scott Tremaine, Profesor Emeritus di Institute for Advanced Study. “Percepatan yang diukur oleh Chakrabarti dan kolaboratornya secara langsung disebabkan oleh gaya gravitasi dari materi di galaksi, baik yang terlihat maupun yang gelap, dan dengan demikian memberikan jendela baru dan menjanjikan tentang distribusi dan komposisi materi di galaksi dan galaksi. alam semesta.”

Makalah khusus ini akan memungkinkan berbagai penelitian di masa depan. Pengukuran akselerasi yang akurat juga akan segera dapat dilakukan dengan metode kecepatan radial komplementer yang dikembangkan Chakrabarti awal tahun ini, yang mengukur perubahan kecepatan bintang dengan presisi tinggi. Pekerjaan ini juga akan memungkinkan simulasi Bima Sakti yang lebih detail, meningkatkan batasan pada relativitas umum, dan memberikan petunjuk dalam pencarian materi gelap. Perpanjangan metode ini pada akhirnya memungkinkan kita untuk mengukur percepatan kosmik secara langsung juga.

Sementara gambaran langsung galaksi asal kita – mirip dengan Bumi yang diambil oleh astronot Apollo – belum memungkinkan, studi ini telah memberikan detail baru yang penting untuk membantu membayangkan organisasi dinamis galaksi dari dalam.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : https://totosgp.info/