Fluktuationen in extragalaktischen Gammastrahlen zeigen zwei Arten von Quellen
Forscher des Max-Planck-Instituts für Astrophysik und der Universität Amsterdam am GRAPPA Center of Excellence haben die bislang genaueste Analyse der Fluktuationen im Gammastrahlen-Hintergrund veröffentlicht. Sie verwendeten mehr als sechs Jahre an Daten, die vom Fermi Large Area Telescope gesammelt wurden, und fanden zwei unterschiedliche Arten von Quellen, die zum Gammastrahlenhintergrund beitragen. Die Analyse zeigte keine Hinweise auf einen Beitrag von möglichen Dunkle-Materie-Teilchen. Die Studie wurde im Rahmen einer internationalen Kooperation durchgeführt und in der Zeitschrift Physical Review D veröffentlicht.
Gammastrahlen sind Lichtteilchen (oder Photonen) mit der höchsten Energie im Universum; sie sind für das menschliche Auge unsichtbar. Die häufigsten Quellen für Gammastrahlen sind Blazare: supermassereiche Schwarze Löcher in den Zentren von Galaxien. In geringerem Ausmaß werden Gamma-Strahlen auch von besonderen Sternen wie Pulsaren oder in riesigen Sternexplosionen wie Supernovae erzeugt.
Im Jahr 2008 startete die NASA den Fermi-Satelliten, um den Gammastrahlenhimmel mit extrem hoher Genauigkeit abzubilden. Sein Hauptinstrument, das Large Area Telescope, nimmt seither Daten auf. Alle drei Stunden, scannt es kontinuierlich den gesamten Himmel ab. Der Großteil der detektierten Gamma-Strahlen wird in unserer eigenen Galaxie (der Milchstraße) erzeugt, daneben konnte das Fermi-Teleskop aber auch mehr als 3000 extragalaktische Quellen nachweisen (Stand Januar 2016). Diese individuellen Quellen reichen allerdings nicht aus, um die Gesamtmenge der Gamma-Photonen zu erklären, die von außerhalb unserer Galaxie stammen. So können etwa 75% der Strahlung nicht erklärt werden.
Isotroper Gammastrahlen-Hintergrund
Schon seit den späten 1960er Jahren fanden Weltraumobservatorien einen diffusen Hintergrund an Gammastrahlen, der uns aus allen Richtungen des Universums erreicht. Könnten Sie mit „Gamma-Augen“ sehen, so gäbe es keinen Ort, an dem der Himmel dunkel wäre.
Die Quelle dieses sogenannten isotropen Gamma-Hintergrundes ist bisher unbekannt. Er könnte durch nicht aufgelöste Blazare oder andere astronomische Quellen erzeugt werden, die zu schwach sind, um mit dem Fermi-Teleskop nachgewiesen zu werden. Teile des Gammastrahlenhintergrunds könnten auch den Fingerabdruck des postulierten „Dunkle-Materie-Teilchens“ enthalten. Dieses Teilchen wurde bisher noch nicht entdeckt, wurde aber theoretisch vorgeschlagen, um die fehlenden 80% der Materie in unserem Universum zu erklären. Wenn zwei Teilchen der dunklen Materie zusammenstoßen, können sie sich gegenseitig vernichten und eine Signatur von Gammastrahlen-Photonen erzeugen.
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