Il est bien connu que l’expansion de l’univers s’accélère en raison d’une mystérieuse énergie sombre. Dans les galaxies, les étoiles subissent également une accélération, bien que cela soit dû à une combinaison de matière noire et de densité stellaire. Dans une nouvelle étude qui sera publiée dans Astrophysical Journal Letters, les chercheurs ont maintenant obtenu la première mesure directe de l’accélération moyenne se produisant dans notre galaxie d’origine, la Voie lactée.



Dirigée par Sukanya Chakrabarti à l’Institute for Highly developed Review avec des collaborateurs du Rochester Institute of Know-how, de l’Université de Rochester et de l’Université du Wisconsin-Milwaukee, l’équipe a utilisé des données de pulsar pour cadencer les accélérations radiales et verticales des étoiles à l’intérieur et à l’extérieur du program galactique. . Sur la foundation de ces nouvelles mesures de haute précision et de la quantité connue de matière noticeable dans la galaxie, les chercheurs ont ensuite pu calculer la densité de matière noire de la Voie lactée sans faire l’hypothèse habituelle que la galaxie est dans un état stationnaire.

« Notre analyse nous donne non seulement la première mesure des infimes accélérations subies par les étoiles de la galaxie, mais ouvre également la possibilité d’étendre ce travail pour comprendre la mother nature de la matière noire, et finalement l’énergie noire à as well as grande échelle », a déclaré Chakrabarti, auteur principal de l’article et membre actuel et boursier IBM Einstein à l’Institute for Highly developed Research.



Les étoiles traversent la galaxie à des centaines de kilomètres par seconde, mais cette étude indique que le changement de leur vitesse se produit à la vitesse d’un escargot littéral – quelques centimètres par seconde, ce qui correspond à peu près à la même vitesse qu’un bébé rampant. Pour détecter ce mouvement subtil, l’équipe de recherche s’est appuyée sur la capacité ultraprécise de garder le temps des pulsars qui sont largement répartis dans tout le system galactique et le halo – une région sphérique diffuse qui entoure la galaxie.

« En exploitant les propriétés uniques des pulsars, nous avons pu mesurer de très petites accélérations dans la galaxie. Notre travail ouvre une nouvelle fenêtre sur la dynamique galactique », a déclaré le co-auteur Philip Chang de l’Université du Wisconsin-Milwaukee.

S’étendant vers l’extérieur à approximativement 300000 années-lumière du centre galactique, le halo peut fournir des indices importants pour comprendre la matière noire, qui représente environ 90% de la masse de la galaxie et est très concentrée au-dessus et au-dessous du plan galactique étoilé. Le mouvement stellaire dans cette région particulière – un objectif principal de cette étude – peut être influencé par la matière noire. En utilisant les mesures de densité locales obtenues grâce à cette étude, les chercheurs auront maintenant une meilleure idée de remark et où chercher la matière noire.

Alors que les études précédentes supposaient un état d’équilibre galactique pour calculer la densité de masse moyenne, cette recherche est basée sur l’état naturel de non-équilibre de la galaxie. On pourrait comparer cela à la différence entre la area d’un étang avant et après qu’une pierre est jetée. En tenant compte des « ondulations », l’équipe a pu obtenir une graphic plus précise de la réalité. Bien que dans ce cas, plutôt que des pierres, la Voie lactée est influencée par une histoire mouvementée de fusions galactiques et carry on d’être perturbée par des galaxies naines externes comme les petits et grands nuages ​​de Magellan. En conséquence, les étoiles n’ont pas d’orbites plates et ont tendance à suivre un chemin similaire à celui d’un disque vinyle déformé, traversant au-dessus et au-dessous du strategy galactique. L’un des facteurs clés qui a permis cette approche d’observation directe était l’utilisation de données de pulsar compilées à partir de collaborations internationales, y compris NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) qui a obtenu des données des télescopes Environmentally friendly Bank et Arecibo.

Oort (1932) John Bahcall (1984) Kuijken et Gilmore (1989) Holmberg et Flynn (2000) Jo Bovy & Scott Tremaine (2012) pour calculer la densité de masse moyenne dans le prepare galactique (limite d’Oort) et la densité locale de matière noire. Les chercheurs de l’IAS, notamment Oort, Bahcall, Bovy, Tremaine et Chakrabarti, ont joué un rôle essential dans l’avancement de ce domaine de recherche.

« Pendant des siècles, les astronomes ont mesuré la place et la vitesse des étoiles, mais ceux-ci ne fournissent qu’un instantané du comportement dynamique complexe de la galaxie de la Voie lactée », a déclaré Scott Tremaine, professeur émérite à l’Institute for State-of-the-art Analyze. « Les accélérations mesurées par Chakrabarti et ses collaborateurs sont directement causées par les forces gravitationnelles de la matière dans la galaxie, à la fois visibles et obscures, et offrent ainsi une nouvelle fenêtre prometteuse sur la distribution et la composition de la matière dans la galaxie et la univers. »

Cet posting particulier permettra une grande variété d’études futures. Des mesures précises des accélérations seront également bientôt possibles en utilisant la méthode de vitesse radiale complémentaire développée par Chakrabarti moreover tôt cette année, qui mesure l’évolution de la vitesse des étoiles avec une grande précision. Ce travail permettra également des simulations as well as détaillées de la Voie lactée, améliorera les contraintes sur la relativité générale et fournira des indices dans la recherche de la matière noire. Des extensions de cette méthode peuvent finalement nous permettre de mesurer directement l’accélération cosmique également.

cette étude a fourni de nouveaux détails essentiels pour aider à envisager l’organisation dynamique de la galaxie de l’intérieur.