Fermi-rumteleskopet kan ikke se beviser på mørkt stof

Blandt de mest dramatiske begivenheder i universet er stjernernes død, da de kollapser i sorte huller, og selve sorte hullers kollision. Disse begivenheder er så voldsomme, at de ryster himmelhvælvingen og genererer tyngdekraftsbølger, der bølger hen over kosmos. De genererer også enorme eksplosioner af neutrinoer, som nogle gange kan opfanges af gigantiske neutrinoteleskoper på Jorden.

Men selvom disse begivenheder er fascinerende, ikke mindst fordi de næsten helt sikkert involverer fysik ud over vores kendskab, er de enormt svære at observere. Det er fordi neutrinoer og tyngdekraftsbølger er notorisk generte.

Neutrinoer passerer normalt lige gennem Jorden. Faktisk har astronomer kun én gang opdaget neutrinoer fra hinsides solsystemet, og det var næsten 25 år siden under en supernova kaldet SN1987A.

Men neutrinoer er veritable festdyr sammenlignet med tyngdekraftsbølger. Fysikere har aldrig set en tyngdekraftsbølge, på trods af at de har brugt hundredvis af millioner af dollars på maskiner designet til at finde dem.

Heldigvis er der en tredje måde at studere disse ekstreme begivenheder ved hjælp af gammastråler, ultrahøjenergifotoner. Moderen til alle gammastråleteleskoper er Fermi-rumteleskopet, som har kigget ind i kosmos fra lavt kredsløb om Jorden i tre år nu.

Så hvilket bedre tidspunkt at gøre status over resultaterne, siger Luca Baldini ved Italiens Nationale Institut for Nuklear Fysik i Pisa og nogle få venner. Disse fyre repræsenterer det internationale samarbejde bag Fermi, så de burde vide det.

Fermi har et unikt syn på universet. Gennem dens øjne brænder himlen af ​​et konstant diffust gammastrålelys. Omkring 70 procent af dette er genereret af højenergi kosmiske stråler, der smadrer ind i ting i vores galakse. Resten kommer fra hinsides, fra processer, som vi endnu ikke forstår.

Overlejret på denne baggrund ser Fermi også lejlighedsvis udbrud af gammastråler fra fjerne voldelige begivenheder, der, omend kortvarigt, er blandt de lyseste ting i universet. Dette kosmiske fyrværkeri er vores vindue til de mest ekstreme forhold i kosmos.

Disse gammastråleudbrud menes at være frigivelsen af ​​energi svarende til vores sols masse på et enkelt sekund, sandsynligvis når kæmpestjerner kollapser og danner sorte huller eller når sorte huller eller neutronstjerner kolliderer.

Fermi har indtil videre set flere hundrede af disse udbrud med energier, der strækker sig over seks størrelsesordener, hvor den højeste er en begivenhed den 10. maj 2009, som producerede fotoner med en energi på 31 GeV, den højeste nogensinde observeret i rummet.

Præcis hvilken mekanisme der gør så højenergilys vides ikke, men flere data vil helt sikkert hjælpe.

Fermi transformerer også vores forståelse af aktive galaktiske kerner: supermassive sorte huller i centrum af galakser. Ved at kombinere Fermis observationer af flares fra disse objekter med observationer ved andre bølgelængder, har astronomer vist, at uanset hvilken mekanisme der genererer gammastråler, også genererer andet lys.

Men Fermis mest kontroversielle resultat involverer mørkt stof. Tanken er, at mørkt stof partikler skal udslette producerende gammastråler. Dette burde producere gammastrålelinjer ved specifikke frekvenser, men Fermi har ikke fundet noget bevis for dette.

Flere beviser kommer fra dværggalakser, som ikke er lette at se i den synlige del af spektret, fordi de hovedsageligt består af mørkt stof. Men Fermi burde være i stand til at opfange gammastrålerne, som dette mørke stof genererer. Indtil videre har den set få beviser for dette og Baldini og co, så disse negative beviser vil snart blive offentliggjort.

Dette er et fristende bevis på, at både fysikere og astronomer stadig fordøjer. Deres opgave er at finde ud af, om beviserne er der, og Fermi ikke kan se dem, eller at de slet ikke er der.

Fermis syn på universet er en unik måde at studere mørkt stof på, der giver et fascinerende modspil til jordbaserede eksperimenter. Det er noget, der er værd at holde øje med.

Ref: arxiv.org/abs/1106.3416 : Videnskabens højdepunkter fra Fermi Large Area Telescope

skjule