銀河系中超輕暗物質存在的新限制。鳴謝:uux.cn/David Champion/MPIfR。系中限制
（神秘的超輕地球uux.cn）據美國物理學家組織網（英格麗德·法德利）：暗物質由不反射、不發射也不吸收光的暗物粒子組成，據預測構成了宇宙中的質存大部分物質。然而，銀河它缺乏與光的系中限制相互作用，妨礙了用傳統的超輕實驗方法直接檢測它。
幾十年來，暗物物理學家一直在試圖設計替代方法來檢測和研究暗物質，質存但關于它的銀河性質和它在我們銀河系中的存在的許多問題仍然沒有答案。脈沖星計時陣列(PTA)實驗一直試圖通過檢查銀河毫秒無線電脈沖星(即定期發射毫秒長無線電波脈沖的系中限制天體)的計時來探測所謂的超輕暗物質粒子的存在。
歐洲脈沖星計時陣列(European Pulsar Timing Array)是超輕一個由不同研究所的研究人員組成的跨國團隊，他們使用6架遍布歐洲的暗物射電望遠鏡來觀察特定的脈沖星，最近分析了他們收集的質存第二波數據。他們的論文發表在《物理評論快報》上，對銀河系中超輕暗物質的存在提出了更嚴格的限制。
“這篇論文基本上是我第一個博士項目的結果，”論文的合著者Clemente Smarra告訴Phys.org。“當我問我的導師我是否可以從粒子物理學的角度進行引力波科學的研究時，我產生了這個想法。該項目的主要目的是限制我們銀河系中所謂的超輕暗物質的存在。”
超輕暗物質是一種假設的暗物質候選者，由非常輕的粒子組成，可能會解決天體物理學領域長期存在的秘密。斯馬拉和他的同事最近的研究旨在通過歐洲脈沖星計時陣列收集的數據，探索我們銀河系中可能存在這種類型的暗物質。
“我們受到了該領域先前努力的啟發，尤其是受到了Porayko及其合作者的啟發，”Smarra說。“由于我們的數據集持續時間更長、精度更高，我們能夠對銀河系中超輕暗物質的存在進行更嚴格的限制，”
歐洲脈沖星計時陣列最近的論文做出了與過去其他研究不同的假設。它沒有探索暗物質和普通物質之間的相互作用，而是假設這些相互作用只通過引力效應發生。
“我們假設暗物質只通過引力相互作用與普通物質相互作用，”斯馬拉解釋道。“這是一個相當有力的主張:事實上，我們知道的關于暗物質的唯一確定的事情是它與引力相互作用。簡而言之，暗物質產生了勢阱，脈沖星無線電波束在其中傳播。但是這些井的深度在時間上是周期性的，因此從脈沖星到地球的無線電波的傳播時間也以獨特的周期性變化。”
通過在歐洲脈沖星計時陣列發布的第二波數據中尋找這種特殊效應，Smarra和他的同事們能夠為脈沖星周圍超輕暗物質的存在設定新的約束。歐洲脈沖星計時陣列已經收集了近25年的數據，使用了位于歐洲不同地方的6臺復雜的射電望遠鏡。
“根據我們的分析，我們可以排除特定質量范圍內的超輕粒子可以構成全部暗物質，”斯馬拉說?！耙虼?，如果它們在那里，我們仍然需要其他東西來解釋我們所看到的。這個結果相當可靠，因為我們專注于暗物質的引力相互作用，這是我們唯一確定的事情?！?br>歐洲脈沖星計時陣列最近的工作表明，質量為10-24.0 ev≲m≲10−23.3電子伏的超輕粒子不能構成100%的測量局部暗物質密度，其局部密度至多為ρ≲0.3電子伏/厘米3。這些新的限制可以指導該領域的進一步研究，有可能為未來尋找這種難以捉摸的暗物質候選物提供信息。
“我目前正計劃探索脈沖星是否有能夠告訴我們更多關于暗物質的信號，”斯馬拉補充道。“而且，我對PTA理科普遍感興趣；因此，我還想研究超大質量黑洞雙星系統的天體物理模型，這被認為是我們最近觀察到的隨機引力波背景的一個令人信服的解釋。”