Что-то извне
Движение каждой звезды в нашей галактике отражает совместное гравитационное влияние всех звезд, газа, пыли и темной материи в Млечном Пути. Теоретически, мы должны быть в состоянии отделить влияние темной материи, что даст нам представление о том, как она распределена по галактике. Однако на практике измерить это непросто!
В предыдущих работах предпринимались попытки выяснить гравитационное поле Млечного Пути - и, соответственно, распределение темной материи - путем измерения крошечных сдвигов во времени сигналов от чрезвычайно плотных, быстро вращающихся звездных остатков, называемых пульсарами. Однако пульсары встречаются относительно редко, что заставляет астрономов искать способы определить распределение темной материи Млечного Пути, внимательно наблюдая за некоторыми из наиболее распространенных звезд в галактике.
Помощь двойных звезд
Суканья Чакрабарти (Институт перспективных исследований и Рочестерский технологический институт) и его сотрудники изучили возможность использования бинарных (двойных) звезд в качестве зонда гравитационного поля Млечного Пути. Эта техника основана на тщательных измерениях затмевающих двойных звезд - тех, в которых звезды неоднократно проходят друг перед другом, как мы видим с нашей точки зрения. Команда предложила, что можно определить крошечное движение общего гравитационного поля Млечного Пути, измеряя изменения во времени средней точки затмения, когда одна звезда идеально центрирована на другой.
Однако влияние притяжения Млечного Пути невелико - за десятилетие средняя точка затмения сместится всего на 0,1 секунды, - и на время затмения могут влиять и другие факторы: экзопланеты притягиваются к своим родительским звездам, релятивистские эффекты медленно изменяют вытянутые орбиты, а звезды в тесных бинарных системах со временем сближаются. Чтобы определить, существуют ли системы, в которых эти эффекты малы по сравнению с притяжением Млечного Пути, Чакрабарти с соавторами проанализировали выборку из ~800 затменных бинарных систем. Они подсчитали, что более 400 из этих систем имеют достаточно круговые орбиты и достаточно большие периоды (что уменьшает релятивистские и приливные эффекты), чтобы сигнал Млечного Пути был различим, и обнаружили, что экзопланеты вообще не оказывают большого влияния на время прохождения средней точки затмения. Время затмения ~200 из этих систем может быть измерено с точностью до 0,5 секунды, а некоторых - с точностью до 0,1 секунды.
Хотя работа Чакрабарти и соавторов демонстрирует осуществимость этой методики, ее применение на практике потребует терпения. Авторы продемонстрировали, что космический телескоп Хаббл способен определить время затмения с точностью до 0,1 секунды для некоторых систем, а JWST и космический телескоп Нэнси Грейс Роман сделают еще более точные измерения. К счастью, смещение из-за общего гравитационного притяжения Млечного Пути растет со временем; чем дольше мы будем наблюдать, тем лучше будут наши измерения и наше понимание распределения темной материи Млечного Пути.
