Fermi-Weltraumteleskop sieht keine Beweise für dunkle Materie

Zu den dramatischsten Ereignissen im Universum zählen der Tod von Sternen beim Zusammenbruch zu Schwarzen Löchern und die Kollision von Schwarzen Löchern selbst. Diese Ereignisse sind so heftig, dass sie das Firmament erschüttern und Gravitationswellen erzeugen, die über den Kosmos rauschen. Sie erzeugen auch riesige Neutrino-Explosionen, die manchmal von riesigen Neutrino-Teleskopen auf der Erde aufgenommen werden können.

Aber obwohl diese Ereignisse faszinierend sind, nicht zuletzt, weil sie mit ziemlicher Sicherheit Physik jenseits unserer Kenntnisse betreffen, sind sie sehr schwer zu beobachten. Das liegt daran, dass Neutrinos und Schwerewellen notorisch schüchtern sind.

Neutrinos passieren normalerweise direkt 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 Schwerewellen wahre Partylöwen. Physiker haben noch nie eine Gravitationswelle gesehen, obwohl sie Hunderte Millionen Dollar für Maschinen ausgegeben haben, die sie finden sollen.

Glücklicherweise gibt es eine dritte Möglichkeit, diese extremen Ereignisse mit Gammastrahlen, ultrahochenergetischen Photonen, zu untersuchen. Die Mutter aller Gammastrahlen-Teleskope ist das Fermi-Weltraumteleskop, das seit drei Jahren aus einer niedrigen Erdumlaufbahn in den Kosmos blickt.

Welchen besseren Zeitpunkt gibt es also, um eine Bestandsaufnahme der Ergebnisse vorzunehmen, sagen Luca Baldini vom italienischen Nationalen Institut für Kernphysik in Pisa und einige Freunde. Diese Jungs repräsentieren die internationale Zusammenarbeit hinter Fermi, also sollten sie es wissen.

Fermi hat einen einzigartigen Blick auf das Universum. Durch seine Augen wird der Himmel von einem konstanten diffusen Gammastrahlenlicht erleuchtet. Ungefähr 70 Prozent davon werden durch hochenergetische kosmische Strahlung erzeugt, die in unserer Galaxie aufprallt. Der Rest kommt aus dem Jenseits, aus Prozessen, die wir noch nicht verstehen.

Vor diesem Hintergrund sieht Fermi auch gelegentliche Gammastrahlenausbrüche von weit entfernten gewalttätigen Ereignissen, die, wenn auch für kurze Zeit, zu den hellsten Dingen im Universum gehören. Dieses kosmische Feuerwerk ist unser Fenster in die extremsten Bedingungen im Kosmos.

Es wird angenommen, dass diese Gammastrahlenausbrüche die Freisetzung von Energie in einer einzigen Sekunde sind, die der Masse unserer Sonne entspricht, wahrscheinlich wenn Riesensterne zu Schwarzen Löchern kollabieren oder wenn Schwarze Löcher oder Neutronensterne kollidieren.

Fermi hat bisher mehrere Hundert dieser Ausbrüche mit Energien von mehr als sechs Größenordnungen gesehen, wobei das höchste Ereignis am 10. Mai 2009 ein Ereignis mit Photonen mit einer Energie von 31 GeV war, die höchste, die jemals im Weltraum beobachtet wurde.

Der genaue Mechanismus, der so hochenergetisches Licht erzeugt, ist nicht bekannt, aber weitere Daten werden sicherlich helfen.

Fermi verändert auch unser Verständnis von aktiven galaktischen Kernen: supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien. Durch die Kombination von Fermis Beobachtungen von Flares von diesen Objekten mit Beobachtungen bei anderen Wellenlängen haben Astronomen gezeigt, dass jeder Mechanismus, der Gammastrahlen erzeugt, auch anderes Licht erzeugt.

Aber Fermis umstrittenstes Ergebnis betrifft dunkle Materie. Die Idee ist, dass Teilchen der Dunklen Materie vernichtet werden sollten, indem sie Gammastrahlen produzieren. Dies sollte Gammastrahlenlinien bei bestimmten Frequenzen erzeugen, aber Fermi hat dafür keine Beweise gefunden.

Weitere Beweise stammen von Zwerggalaxien, die im sichtbaren Teil des Spektrums nicht leicht zu erkennen sind, da sie hauptsächlich aus dunkler Materie bestehen. Aber Fermi sollte in der Lage sein, die Gammastrahlen aufzunehmen, die diese dunkle Materie erzeugt. Bisher hat es wenig Beweise dafür und Baldini und Co gesehen, so dass diese negativen Beweise bald veröffentlicht werden.

Dies sind verlockende Beweise dafür, dass Physiker und Astronomen gleichermaßen immer noch verdauen. Ihre Aufgabe ist es herauszufinden, ob die Beweise vorhanden sind und Fermi sie nicht sehen kann oder ob sie überhaupt nicht da sind.

Fermis Blick auf das Universum ist eine einzigartige Methode zur Untersuchung der Dunklen Materie, die einen faszinierenden Kontrapunkt zu erdbasierten Experimenten darstellt. Das ist etwas, das es wert ist, im Auge zu behalten.

Ref: arxiv.org/abs/1106.3416 : Wissenschaftliche Highlights vom Fermi Large Area Telescope

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