Fermiho vesmírný dalekohled nevidí důkazy temné hmoty

Mezi nejdramatičtější události ve vesmíru patří smrt hvězd, když se zhroutí do černých děr a kolize samotných černých děr. Tyto události jsou tak prudké, že otřásají nebeskou klenbou a generují gravitační vlny, které se vlní napříč vesmírem. Také generují obrovské výbuchy neutrin, které mohou někdy zachytit obří neutrinové teleskopy na Zemi.

Ale i když jsou tyto události fascinující, v neposlední řadě proto, že téměř jistě zahrnují fyziku přesahující naše znalosti, je nesmírně obtížné je pozorovat. Je to proto, že neutrina a gravitační vlny jsou notoricky plaché.

Neutrina obvykle procházejí Zemí přímo. Ve skutečnosti astronomové pouze jednou detekovali neutrina mimo Sluneční soustavu, a to před téměř 25 lety během supernovy zvané SN1987A.

Ale neutrina jsou ve srovnání s gravitačními vlnami opravdová párty zvířata. Fyzici nikdy neviděli gravitační vlnu, přestože utráceli stovky milionů dolarů za stroje navržené k jejich nalezení.

Naštěstí existuje třetí způsob, jak studovat tyto extrémní jevy pomocí gama paprsků, ultra vysokoenergetických fotonů. Matkou všech gama dalekohledů je Fermiho vesmírný dalekohled, který již třetím rokem nahlíží do kosmu z nízké oběžné dráhy Země.

Takže je lepší čas zhodnotit jeho zjištění, říká Luca Baldini z italského Národního institutu jaderné fyziky v Pise a pár kamarádů. Tito kluci představují mezinárodní spolupráci za Fermi, takže by to měli vědět.

Fermi má jedinečný pohled na vesmír. Jeho očima září obloha konstantním difúzním světlem gama paprsků. Asi 70 procent z toho je generováno vysokoenergetickým kosmickým zářením, které naráží na hmotu v naší galaxii. Zbytek pochází zvenčí, z procesů, kterým ještě nerozumíme.

Na tomto pozadí Fermi také vidí občasný záblesk gama paprsků ze vzdálených násilných událostí, které, i když nakrátko, patří mezi nejjasnější věci ve vesmíru. Tento vesmírný ohňostroj je naším oknem do nejextrémnějších podmínek ve vesmíru.

Předpokládá se, že tyto záblesky gama paprsků jsou uvolněním energie ekvivalentní hmotnosti našeho Slunce za jedinou sekundu, pravděpodobně při kolapsu obřích hvězd za vzniku černých děr nebo při srážce černých děr nebo neutronových hvězd.

Fermi zatím viděl několik stovek těchto výbuchů o energiích přesahujících šest řádů, přičemž nejvyšší byla událost z 10. května 2009, při které vznikly fotony s energií 31 GeV, nejvyšší, jaká kdy byla ve vesmíru pozorována.

Není přesně známo, jaký mechanismus vytváří tak vysoce energetické světlo, ale více údajů jistě pomůže.

Fermi také mění naše chápání aktivních galaktických jader: supermasivních černých děr ve středu galaxií. Kombinací Fermiho pozorování vzplanutí z těchto objektů s pozorováními na jiných vlnových délkách astronomové ukázali, že jakýkoli mechanismus generuje gama záření, generuje také jiné světlo.

Ale Fermiho nejkontroverznější výsledek zahrnuje temnou hmotu. Předpokládá se, že částice temné hmoty by měly anihilovat produkující gama záření. To by mělo produkovat gama paprsky na určitých frekvencích, ale Fermi nenašel žádný důkaz o tom.

Další důkazy pocházejí z trpasličích galaxií, které není snadné vidět ve viditelné části spektra, protože jsou převážně tvořeny temnou hmotou. Ale Fermi by měl být schopen zachytit gama paprsky, které tato temná hmota generuje. Zatím to vidělo jen málo důkazů a Baldini a spol., takže tyto negativní důkazy budou brzy zveřejněny.

To je vzrušující důkaz, který fyzikové i astronomové stále tráví. Jejich úkolem je zjistit, zda důkazy existují a Fermi je nevidí, nebo zda tam nejsou vůbec.

Fermiho pohled na vesmír je jedinečným způsobem studia temné hmoty, který poskytuje fascinující protipól k experimentům na Zemi. To je něco, co stojí za to sledovat.

Ref: arxiv.org/abs/1106.3416 : Zajímavosti vědy z dalekohledu Fermi Large Area Telescope

skrýt