הקונספט של אמן זה מראה פולסר, שהוא כמו מגדלור, שכן האור שלו מופיע בפולסים קבועים כשהוא מסתובב. פולסרים הם שרידים צפופים של כוכבים מפוצצים, והם חלק ממחלקה של עצמים הנקראים כוכבי נויטרונים. קרדיט: NASA/JPL-Caltech
עדויות לעצמי חומר אפל פוטנציאליים זוהו באמצעות פולסרים, שהם כוכבי נויטרונים הפולטים אלומות רגילות של גלי רדיו.
אלומות אלו נותחו על ידי פרופסור ג'ון לוסקו, וחשפו וריאציות ועיכובים המעידים על נוכחות של מסה בלתי נראית, ככל הנראה חומר אפל. LoSecco השתמש בנתונים מסקר PPTA2, שכללו מדידות מדויקות ממספר טלסקופי רדיו. המחקר מצא בסביבות תריסר מקרים שבהם חומר אפל ככל הנראה השפיע פולסר אותות. מחקר זה לא רק עוזר בהבנת החומר האפל אלא גם משפר את נתוני תזמון הפולסר עבור מחקרים אסטרונומיים אחרים.
זיהוי חומר אפל באמצעות פולסרים
התגלו עדויות מפתות של עצמים פוטנציאליים של חומר אפל בעזרת 'שומרי הזמן' של היקום.
פולסרים אלה – כוכבי נויטרונים שמסתובבים ופולטים אלומות דמויות מגדלור של גלי רדיו ששוטפים במהירות את החלל – שימשו לזיהוי מסות חבויות מסתוריות.
פולסרים זכו לכינוי שלהם מכיוון שהם שולחים קרינה אלקטרומגנטית במרווחי זמן קבועים מאוד, הנעים בין אלפיות שניות לשניות, מה שהופך אותם לשומרי זמן מדויקים ביותר.
"המדע פיתח שיטות מאוד מדויקות למדידת זמן", אמר האסטרונום מאחורי המחקר, פרופסור ג'ון לוסקו, מאוניברסיטת נוטרדאם, שהציג לאחרונה את ממצאיו במפגש הלאומי לאסטרונומיה באוניברסיטת האל.
"על כדור הארץ יש לנו שעונים אטומיים ובחלל יש לנו פולסרים.
"בעוד שכבידה ידועה כמאטה את האור במשך יותר ממאה שנה, היו מעט מאוד יישומים עד כה."
תמונה זו מציגה התרשמות של אמן מכוכב נויטרונים, מוקף בשדה המגנטי החזק שלו (כחול). הוא פולט אלומה צרה של גלי רדיו (מגנטה) מעל הקטבים המגנטיים שלו. כאשר סיבוב הכוכב סוחף אלומות אלו על פני כדור הארץ, ניתן לזהות את כוכב הנייטרונים כפולסר רדיו. קרדיט: נאס"א גודארד/וולט פיימר
התבוננות בווריאציות בתזמוני Pulsar
פרופסור LoSecco ראה שינויים ועיכובים בתזמוני הפולסר, מה שמצביע על כך שקרני הרדיו נעות סביב ריכוז מסה בלתי נראה איפשהו בין הפולסר לטלסקופ.
הוא מאמין שההמונים הבלתי נראים הללו מועמדים לאובייקטים של חומר אפל.
פרופסור LoSecco חקר עיכובים בזמני ההגעה של פולסי רדיו, שבדרך כלל יש להם ננו-שניה דיוק. הוא חיפש לאורך הנתיב של פעימות רדיו בתוך שחרור נתוני הסקר של PPTA2 ממערך התזמון של ה-Parkes Pulsar.
פרויקט מתמשך זה מייצר מדידות מדויקות של זמני הגעה של דופק באמצעות נתונים משבעה טלסקופי רדיו שונים: אפלסברג, נאנסאי, וסטרבורק, גרין בנק, ארסיבו, פארקס ולובל, האחרון בצ'שייר.
לפולסים יש קצב של כשלושה שבועות בשלוש רצועות תצפית.
גרף המציג את הגיאומטריה התלויה בזמן של פולסר. חומר אפל קוסינוס כפי שנצפה על ידי המתבונן. ציר Z עובר מהצופה אל הפולסר (נקודה משמאל). נקודת הגישה הקרובה ביותר היא מרחק D לאורך ציר X. קואורדינטת Y היא כלפי מעלה לאורך המהירות הצפויה של ריכוז המסה. התזוזה לאורך Y נלקחת כ-V t. ריכוז המסה נמצא במישור ב-(D,Vt). קרדיט: ג'ון לוסקו
סטיות בזמני הגעה עקב חומר אפל
לסטיות בזמני ההגעה עקב חומר אפל יש צורה מוגדרת היטב וגודל פרופורציונלי למסה שלו.
אור העובר ליד אזורים של חומר אפל יואט על ידי נוכחותו. חיפוש של נתוני הדיוק מ-65 'פולסרים של אלפיות השנייה' חשף כתריסר תקריות שנראות כאינטראקציות עם חומר אפל.
פרופסור לוסקו אמר: "אנו מנצלים את העובדה שכדור הארץ זז, השמש זזה, הפולסר נע, ואפילו החומר האפל זז.
"אנו רואים את הסטיות בזמן ההגעה הנגרמות על ידי השינוי במרחק בין המסה שאנו צופים ובין קו הראייה לפולסר 'השעון' שלנו."
מסה בגודל השמש יכולה לייצר השהייה של כ-10 מיקרו-שניות. לתצפיות שערך פרופסור LoSecco יש רזולוציות בסדר גודל של ננו-שניות, קטנות פי 10,000.
"אחד הממצאים מצביע על עיוות של כ-20 אחוז ממסת השמש", אמר פרופסור לוסקו. "האובייקט הזה יכול להיות מועמד לחומר אפל."
שיפור דגימת נתוני תזמון Pulsar
הוא גם אישר שתופעת לוואי של מחקר זה היא שהוא משפר את מדגם נתוני תזמון הפולסר. דגימת דיוק זו נאספה כדי לחפש עדויות לקרינת כבידה בתדר נמוך.
עצמים של חומר אפל מוסיפים 'רעש' לנתונים האלה, כך שזיהוי והסרה שלהם ינקה את הדגימות משונות כלשהי, ויבטל רעש כזה במהלך חיפושים אחרים אחר קרינת כבידה.
שופך אור על חומר אפל
"טבעו האמיתי של החומר האפל הוא תעלומה", אמר פרופסור לוסקו. "מחקר זה שופך אור חדש על טבעו של החומר האפל והפצתו בשטח שביל החלב ועשוי גם לשפר את הדיוק של נתוני הפולסר המדויקים."
