Астрономы впервые обнаружили внесолнечные объекты, используя сигналы от пульсаров

Новости МирТесен

Группа ученых NANOGrav, занимающаяся изучением данных о времени прихода импульсов от пульсаров (сверхточных измерений), осуществила первую попытку обнаружения гравитационного рассеяния миллисекундных пульсаров на свободно перемещающихся небесных телах – планетах-сиротах, коричневых карликах и крупных астероидах. Несмотря на отсутствие прямых подтверждений, проведенное исследование позволило уточнить оценки максимального количества подобных объектов вблизи пульсаров.

Объекты, не связанные гравитацией со звёздами и свободно перемещающиеся в пространстве, встречаются в Млечном Пути довольно часто. Однако непосредственное обнаружение таких объектов представляет собой сложную задачу. В рамках нового исследования астрофизики предложили альтернативный метод: поиск не самих объектов, а их гравитационного воздействия на сверхточные «часы» Вселенной – миллисекундные пульсары. Если массивный объект проходит мимо пульсара по гиперболической траектории, его гравитация незначительно смещает пульсар, что приводит к крошечным, но предсказуемым задержкам в поступлении его импульсов на Землю.

В ходе анализа 15-летнего массива данных NANOGrav, содержащего высокоточные временные измерения для 68 миллисекундных пульсаров, исследователи выявляли характерные сигналы от гравитационного рассеяния объектов различной массы – начиная с небольших астероидов и заканчивая коричневыми карликами.

В ходе анализа не было выявлено статистически значимых событий. Тем не менее, это дало возможность установить точные границы на допустимую плотность свободно перемещающихся объектов. В частности, для тел с массой, сопоставимой с Юпитером, верхний предел плотности в окрестностях изученных пульсаров составил от нескольких миллионов до нескольких миллиардов единиц на кубический парсек. Комплексный анализ данных по всем 68 исследованным пульсарам позволил установить более жёсткое ограничение – приблизительно 600 тысяч объектов на кубический парсек.

Полученные значения, несмотря на соответствие теоретическим ожиданиям, пока что значительно менее строгие, чем оценки, полученные с использованием метода гравитационного микролинзирования. Тем не менее, данная работа представляет собой открытие принципиально нового и независимого подхода к поиску и изучению популяции труднообнаруживаемых объектов в межзвёздной среде, включая гипотетические первичные чёрные дыры.

Повышение чувствительности этого метода станет возможным благодаря увеличению времени наблюдений и появлению новых радиотелескопов, таких как Square Kilometer Array, что в перспективе увеличит вероятность прямого обнаружения подобных гравитационных взаимодействий и позволит более точно оценить количество одиноких планет и других «темных» объектов, скрывающихся в нашей Галактике.