Kosmiczny Teleskop Fermi nie dostrzega dowodów na ciemną materię

Do najbardziej dramatycznych wydarzeń we wszechświecie należą śmierć gwiazd, które zapadają się w czarne dziury oraz zderzenie samych czarnych dziur. Wydarzenia te są tak gwałtowne, że wstrząsają firmamentem, generując fale grawitacyjne, które rozchodzą się po kosmosie. Generują również ogromne wybuchy neutrin, które czasami mogą być wychwytywane przez gigantyczne teleskopy neutrinowe na Ziemi.

Ale chociaż te wydarzenia są fascynujące, nie tylko dlatego, że prawie na pewno dotyczą fizyki wykraczającej poza naszą wiedzę, są niezwykle trudne do zaobserwowania. To dlatego, że neutrina i fale grawitacyjne są notorycznie nieśmiałe.

Neutrina zwykle przechodzą przez Ziemię. W rzeczywistości astronomowie tylko raz wykryli neutrina spoza Układu Słonecznego, prawie 25 lat temu podczas supernowej SN1987A.

Ale neutrina są prawdziwymi zwierzętami imprezowymi w porównaniu z falami grawitacyjnymi. Fizycy nigdy nie widzieli fali grawitacyjnej, mimo wydania setek milionów dolarów na maszyny zaprojektowane do ich znajdowania.

Na szczęście istnieje trzeci sposób badania tych ekstremalnych zdarzeń za pomocą promieni gamma, fotonów o ultrawysokiej energii. Matką wszystkich teleskopów gamma jest Teleskop Kosmiczny Fermiego, który od trzech lat zagląda w kosmos z niskiej orbity okołoziemskiej.

Więc czy jest lepszy czas na podsumowanie jego odkryć, mówi Luca Baldini z włoskiego Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej w Pizie i kilku kumpli. Ci goście reprezentują międzynarodową współpracę stojącą za Fermi, więc powinni o tym wiedzieć.

Fermi ma wyjątkowy widok na wszechświat. Przez jego oczy niebo płonie stałym, rozproszonym światłem gamma. Około 70 procent z tego jest generowane przez wysokoenergetyczne promienie kosmiczne rozbijające się o materię w naszej galaktyce. Reszta pochodzi spoza świata, z procesów, których jeszcze nie rozumiemy.

Nałożony na to tło Fermi widzi także sporadyczne rozbłyski promieniowania gamma z odległych, gwałtownych wydarzeń, które, choć krótko, należą do najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Ten kosmiczny pokaz sztucznych ogni to nasze okno na najbardziej ekstremalne warunki w kosmosie.

Uważa się, że te rozbłyski gamma są uwalnianiem energii odpowiadającej masie naszego Słońca w ciągu jednej sekundy, prawdopodobnie w momencie, gdy gigantyczne gwiazdy zapadają się, tworząc czarne dziury lub gdy zderzają się czarne dziury lub gwiazdy neutronowe.

Fermi do tej pory widział kilkaset takich rozbłysków o energiach rozciągających się na sześć rzędów wielkości, z których najwyższy to zdarzenie z 10 maja 2009 r., które wytworzyło fotony o energii 31 GeV, najwyższej kiedykolwiek zaobserwowanej w kosmosie.

Nie wiadomo dokładnie, jaki mechanizm sprawia, że ​​światło o tak wysokiej energii jest tak wysokoenergetyczne, ale więcej danych na pewno pomoże.

Fermi zmienia również nasze rozumienie aktywnych jąder galaktyk: supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk. Łącząc obserwacje Fermiego rozbłysków tych obiektów z obserwacjami na innych długościach fal, astronomowie wykazali, że jakikolwiek mechanizm generuje promienie gamma, generuje również inne światło.

Ale najbardziej kontrowersyjny wynik Fermiego dotyczy ciemnej materii. Uważa się, że cząstki ciemnej materii powinny anihilować, wytwarzając promienie gamma. Powinno to wytworzyć linie promieniowania gamma o określonych częstotliwościach, ale Fermi nie znalazł na to dowodów.

Więcej dowodów pochodzi z galaktyk karłowatych, które nie są łatwe do zauważenia w widzialnej części widma, ponieważ składają się głównie z ciemnej materii. Ale Fermi powinien być w stanie odebrać promienie gamma generowane przez ciemną materię. Do tej pory widział niewiele dowodów na to i Baldini i co, więc te negatywne dowody zostaną wkrótce opublikowane.

To kuszący dowód na to, że zarówno fizycy, jak i astronomowie wciąż trawią. Ich zadaniem jest ustalenie, czy istnieją dowody, a Fermi ich nie widzi, czy też ich w ogóle nie ma.

Pogląd Fermiego na wszechświat to wyjątkowy sposób badania ciemnej materii, który stanowi fascynujący kontrapunkt dla eksperymentów na Ziemi. Warto mieć na to oko.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1106.3416 : Najważniejsze informacje naukowe z Teleskopu Dużych Obszarów Fermi

ukryć