脈衝星的加速度揭露了銀河系的黑暗面

天文學家利用銀河系內脈衝雙星的週期變化，估算其受到的重力以反推物質分佈，扣除觀測得到可見物質（恆星、星際介質、星雲等…）的貢獻，推算銀河系暗物質的密度分佈。

恆星在星系中以每秒數百公里快速移動，但其速度的改變非常緩慢（約每秒數厘米）。科學家利用銀河系盤面和銀暈中的脈衝星，藉其極精準的週期，來偵測這個微小的速度改變，估計所受的重力和暗物質分佈。因觀測到的脈衝星週期會受沿視線方向上的速度影響（都卜勒效應），當此速度因重力而改變時，觀測到的週期亦跟著改變。其他影響脈衝雙星的週期的因素還有：脈衝雙星在繞轉釋放出重力波和其垂直視線上的運動。

許多藉由恆星運動來了解暗物質分布的研究，常需假設星系中物質處於平衡狀態，然而模擬發現其結果與真實分佈有差異。受鄰近矮星系（如大小麥哲倫星系）和過去曾發生星系合併的擾動，盤面上的恆星沿著如同彎曲黑膠唱片般的路徑。本研究的脈衝星較靠近盤面（離太陽約在三千光年左右），因此直接量測加速度將可更貼近真實。

此研究提供了研究星系動力學的新方法，將有助於更詳細的銀河系模擬、增進對廣義相對論的了解、為尋找暗物質提供更多線索，並對未來了解宇宙中的物質分佈與組成提供了一扇新的窗口。

【圖：美國高等研究院；文：節錄自台北市立天文科學教育館網頁】研究全文刊登在2021年1月2日出版的 arXiv 論文預印本網站