Matéria escura compacta com pulsares de aglomerados globulares

Os pulsares são relógios excepcionalmente estáveis, e um objeto compacto de matéria escura que passa perto da linha de visão de um pulsar atrasa seus pulsos através do efeito Shapiro. O número de trânsitos detectáveis ​​é definido pela integral da densidade da matéria escura ao longo da linha de visão que liga a Terra ao pulsar.

Pulsares estabelecidos em matrizes de temporização de pulsares estão normalmente dentro de um quiloparsec da Terra e, portanto, situam-se em uma densidade de matéria escura comparável ao nosso valor local. Neste trabalho, exploramos aglomerados globulares no interior da Galáxia como alvos para a busca de matéria escura compacta.

Esses ambientes de alta densidade de pulsares podem ser observados de forma barata com um único feixe de telescópio e desfrutar de uma grande taxa de cruzamento de matéria escura. Uma vez que o fundo de ondas gravitacionais nanohertz recentemente detectado é quase comum aos pulsares do aglomerado, uma análise multi-pulsar pode remover grande parte da sua contribuição.

Classificando os aglomerados conhecidos, descobrimos que o Terzan 5, com 49 pulsares, oferece o melhor alcance. Uma campanha de quarenta anos de visitas semanais de quatro horas na sensibilidade prevista para a segunda fase do Square Kilometer Array (SKA) sondaria objetos compactos que constituem $6\%$ da matéria escura a $0, 02\, M_\odot$.

Finalmente, estimamos o primeiro plano a partir de estrelas e remanescentes estelares em Terzan 5 e ao longo da linha de visão. É subdominante perto da parte mais sensível de baixa massa do benchmark SKA, mas torna-se importante em partes da faixa de massa estelar.

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