23/06/2011 - Wenn die dunkle Materie das Universum erfüllt, wo ist sie dann?

Menéame

Wenn die dunkle Materie das Universum erfüllt, sollten die Astronomen die Gammastrahlen sehen, die sie erzeugt. Solche Tests wurden bisher nicht durchgeführt. Zu den dramatischsten Ereignissen des Universums gehören der Tod der Sterne, wenn sie zusammenbrechen, um schwarze Löcher zu bilden, und der Zusammenstoß von schwarzen Löchern untereinander. Diese Ereignisse sind so gewalttätig, dass sie das Signaturum schütteln und Gravitationswellen erzeugen, die im Kosmos schwingen. Sie erzeugen auch riesige Neutrinosen, die manchmal von den riesigen Neutrinoteleskopen auf der Erde erfasst werden können.

Aber obwohl diese Ereignisse faszinierend sind, sind sie nicht nur deshalb extrem schwierig zu beobachten, weil sie fast mit Sicherheit eine Physik über unser Wissen hinaus mit sich bringen. Das liegt daran, dass Neutrinos und Gravitationswellen auffallend schüchtern sind.

 Neutrinos passieren normalerweise durch die Erde. Tatsächlich haben Astronomen nur einmal Neutrinos außerhalb des Sonnensystems entdeckt, und das war vor fast 25 Jahren während einer Supernova namens SN1987A.

Aber Neutrinos sind im Vergleich zu Gravitationswellen sehr gesellig. Die Physiker haben noch nie eine Gravitationswelle gesehen, obwohl sie Hunderte von Millionen Dollar für Maschinen ausgegeben haben, die dafür entwickelt wurden.

Zum Glück gibt es eine dritte Möglichkeit, diese extremen Ereignisse mit Gammastrahlen zu untersuchen, ultrahochenergetische Photonen. Der Vater aller Gamma-Teleskope ist das Fermi-Raumteleskop, das seit drei Jahren den Kosmos aus der Erdumlaufbahn durchforstet.

Also, was für ein besserer Zeitpunkt, um Ihre Ergebnisse zu zählen, sagen Luca Baldini vom Italienischen Nationalen Institut für Nuklearphysik in Pisa, und einige Kollegen. Diese Jungs repräsentieren die internationale Zusammenarbeit hinter Fermi, also sollten sie etwas wissen.

Fermi hat eine einzigartige Vision vom Universum. Durch seine Augen brennt der Himmel mit einem konstanten, diffusen Licht von Gammastrahlen. Etwa 70 Prozent davon werden von hochenergetischen kosmischen Strahlen erzeugt, die unsere Galaxie beeinflussen. Der Rest stammt aus anderen Prozessen, die wir noch nicht verstehen.

Fermi überwältigt diesen Hintergrund, sieht auch gelegentlich Gammastrahlen aus gewalttätigen Ereignissen, die, wenn auch kurz, zu den hellsten im Universum gehören. Diese Feuerwerk-Shows sind unser Fenster zu den extremsten Bedingungen des Kosmos.

Diese Gammastrahlen explodieren vermutlich in einer Sekunde, wenn riesige Sterne zusammenbrechen, um schwarze Löcher zu bilden oder schwarze Löchere oder Neutronensterne zu kollidieren.

Fermi hat bisher mehrere hundert dieser Energieexplosionen gesehen, die sechs Größenordnungen umfassen, wobei das höchste Ereignis am 10. Mai 2009 eine Photonenproduktion mit einer Energie von 31 GeV war, das höchste im Weltraum beobachtete.

Es ist nicht genau bekannt, welcher Mechanismus ein solches Licht erzeugt, aber mehr Daten werden sicherlich hilfreich sein.

Fermi verwandelt auch unser Verständnis der aktiven galaktischen Kerne: Supermassive schwarze Löcher im Zentrum der Galaxien. Durch die Kombination von Fermi Beobachtungen von Flammen aus diesen Objekten mit Beobachtungen auf anderen Wellenlängen haben die Astronomen bewiesen, dass unabhängig vom Mechanismus, der Gammastrahlen erzeugt, auch ein anderes Licht erzeugt.

Aber Fermi's umstrittenste Ergebnisse sind die dunkle Materie. Die Idee ist, dass die Partikel dunkler Materie durch Gammastrahlen vernichtet werden sollten. Das sollte Gamma-Strahlen in bestimmten Frequenzen erzeugen, aber Fermi hat dafür keinen Beweis gefunden.

Weitere Beweise kommen aus den Zwerggalaxien, die im sichtbaren Teil des Spektrums nicht leicht zu beobachten sind, weil sie hauptsächlich aus dunkler Materie bestehen. Aber Fermi sollte in der Lage sein, die Gammastrahlen zu erfassen, die diese dunkle Materie erzeugt. Bisher wurden nur wenige Beweise dafür gefunden, und Baldini und Unternehmen werden diese negativen Beweise bald veröffentlichen.

Dies ist ein verlockender Beweis, dass Physiker und Astronomen gleichermaßen noch verdauen. Ihre Aufgabe ist es, zu berechnen, ob die Tests da sind und Fermi sie nicht sehen kann oder ob sie überhaupt nicht da sind.

Die Vision des Universums von Fermi ist eine einzigartige Möglichkeit, die dunkle Materie zu studieren, die einen faszinierenden Kontrapunkt der irdischen Experimente bietet. Das ist es wert, beobachtet zu werden.

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