211service.com
Fermi-ruimtetelescoop ziet geen bewijs van donkere materie
Een van de meest dramatische gebeurtenissen in het universum zijn de dood van sterren terwijl ze ineenstorten tot zwarte gaten en de botsing van zwarte gaten zelf. Deze gebeurtenissen zijn zo gewelddadig dat ze het firmament doen schudden en zwaartekrachtgolven genereren die over de kosmos rimpelen. Ze genereren ook enorme uitbarstingen van neutrino's die soms kunnen worden opgepikt door gigantische neutrinotelescopen op aarde.
Maar hoewel deze gebeurtenissen fascinerend zijn, niet in de laatste plaats omdat ze vrijwel zeker betrekking hebben op fysica die buiten ons bereik ligt, zijn ze enorm moeilijk waar te nemen. Dat komt omdat neutrino's en zwaartekrachtgolven notoir verlegen zijn.
Neutrino's gaan meestal dwars door de aarde. In feite hebben astronomen maar één keer neutrino's van buiten het zonnestelsel gedetecteerd en dat was bijna 25 jaar geleden tijdens een supernova genaamd SN1987A.
Maar neutrino's zijn echte feestbeesten in vergelijking met zwaartekrachtgolven. Natuurkundigen hebben nog nooit een zwaartekrachtgolf gezien, ondanks het feit dat ze honderden miljoenen dollars hebben uitgegeven aan machines die zijn ontworpen om ze te vinden.
Gelukkig is er een derde manier om deze extreme gebeurtenissen te bestuderen met behulp van gammastralen, ultrahoge energiefotonen. De moeder van alle gammastralingtelescopen is de Fermi Space Telescope, die al drie jaar vanuit een lage baan om de aarde in de kosmos tuurt.
Dus wat is een beter moment om de balans op te maken van zijn bevindingen, zeggen Luca Baldini van het Italiaanse Nationale Instituut voor Nucleaire Fysica in Pisa en enkele vrienden. Deze jongens vertegenwoordigen de internationale samenwerking achter Fermi, dus ze zouden het moeten weten.
Fermi heeft een unieke kijk op het universum. Door zijn ogen staat de lucht in vuur en vlam met een constant diffuus gammastralingslicht. Ongeveer 70 procent hiervan wordt gegenereerd door hoogenergetische kosmische stralen die inslaan op dingen in onze melkweg. De rest komt van buitenaf, van processen die we nog niet begrijpen.
Bovenop deze achtergrond ziet Fermi ook af en toe een uitbarsting van gammastraling van verre gewelddadige gebeurtenissen die, zij het van korte duur, tot de helderste dingen in het heelal behoren. Dit kosmische vuurwerk is ons venster op de meest extreme omstandigheden in de kosmos.
Men denkt dat deze uitbarstingen van gammastralen het vrijkomen van energie zijn die equivalent is aan de massa van onze zon in een enkele seconde, waarschijnlijk als reuzensterren instorten om zwarte gaten te vormen of als zwarte gaten of neutronensterren botsen.
Fermi heeft tot dusver honderden van deze uitbarstingen gezien met energieën die zich uitstrekken over zes orden van grootte, met als hoogste een gebeurtenis op 10 mei 2009 die fotonen produceerde met een energie van 31 GeV, de hoogste die ooit in de ruimte is waargenomen.
Welk mechanisme precies zo'n hoogenergetisch licht maakt, is niet bekend, maar meer gegevens zullen zeker helpen.
Fermi transformeert ook ons begrip van actieve galactische kernen: superzware zwarte gaten in het centrum van sterrenstelsels. Door Fermi's waarnemingen van fakkels van deze objecten te combineren met waarnemingen op andere golflengten, hebben astronomen aangetoond dat elk mechanisme dat gammastraling genereert, ook ander licht genereert.
Maar het meest controversiële resultaat van Fermi betreft donkere materie. De gedachte is dat donkere materiedeeltjes moeten annihileren en gammastraling produceren. Dit zou gammastralingslijnen op specifieke frequenties moeten produceren, maar Fermi heeft daar geen bewijs voor gevonden.
Meer bewijs komt van dwergstelsels die niet gemakkelijk te zien zijn in het zichtbare deel van het spectrum, omdat ze voornamelijk uit donkere materie bestaan. Maar Fermi zou de gammastraling moeten kunnen opvangen die deze donkere materie genereert. Tot nu toe heeft het daar weinig bewijs van gezien en Baldini en co, dus dit negatieve bewijs zal binnenkort worden gepubliceerd.
Dit is verleidelijk bewijs dat zowel natuurkundigen als astronomen nog steeds aan het verteren zijn. Het is hun taak om uit te zoeken of het bewijs er is en Fermi het niet kan zien of dat het er helemaal niet is.
Fermi's kijk op het universum is een unieke manier om donkere materie te bestuderen die een fascinerend contrapunt vormt voor experimenten op aarde. Dat is iets om in de gaten te houden.
Referentie: arxiv.org/abs/1106.3416 : Wetenschappelijke hoogtepunten van de Fermi Large Area Telescope