|
Fermi telescoop ziet mogelijk vingerafdruk donkere materie |
|
|
|
|
Geschreven door Marcel-Jan Krijgsman op
donderdag 19 november 2009
|
|
|
 De Fermi gamma straling ruimtetelescoop heeft wellicht aanwijzingen gevonden voor donkere materie. Het bewijs is niet definitief geleverd, maar de Fermi heeft wel interessante gegevens gevonden die in die richting wijzen. Hoe zit dat in elkaar? Volgens de theorie bestaat donkere materie uit vreemde deeltjes, genaamd WIMPs (weakly interacting massive particles). Een merkwaardige eigenschap van die WIMPs is dat als ze elkaar tegen komen ze elkaar uitschakelen en dan ontstaat energie. Fermi heeft wellicht die energie gedetecteerd.
De theorie van donkere materie en WIMPs is als volgt: als twee WIMP deeltjes (die nog nooit gedetecteerd zijn) elkaar aanraken, dan vernietigen ze elkaar en ontstaan elektronen/positronen paren en hoog-energetische fotonen (lichtdeeltjes, in de vorm van gamma straling). Even het woordenboek erbij: positronen zijn (theoretisch voorspelde) antideeltjes van elektronen. Ze hebben dezelfde massa, maar tegengestelde lading.
Gamma straling kun je meten en men denkt veel donkere materie te kunnen vinden in het centrum van het melkwegstelsel. Dus met die ideën in het achterhoofd, zou je gamma straling kunnen gaan meten in het centrum van het melkwegstelsel. Probleem alleen is dat er een heleboel straling van het centrum van het melkwegstelsel komt dat niets met donkere materie te maken heeft.
Een team van wetenschappers hebben een manier bedacht om toch die gamma straling van de WIMP deeltjes te vinden. Ze hebben heel zorgvuldig gekeken naar de gegevens van een andere missie, WMAP. De in 2001 gelanceerde WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe) satelliet heeft kosmische achtergrondstraling in beeld gebracht (zoals ook zijn beroemde voorganger, COBE). Deze microgolf straling bevat laag-energetische fotonen. WMAP heeft een soort mist gevonden, de zogenaamde WMAP haze. Men vermoedt dat deze mist komt van oorspronkelijk hoog-energetische fotonen waren, die versneld zijn door het magnetische veld van het melkwegstelsel, waardoor ze laag-energetisch zijn geworden. Dit noemt men synchrotron straling, straling die ontdekt werd bij vroege versies van deeltjesversnellers.
Het team van wetenschappers claimt na zorgvuldige analyse van de WMAP data dat dit precies de soort straling laat zien die je mag verwachten als die hoog-energetische fotonen langs magnetische velden versneld worden en hun energie verliezen. Als hun model klopt, dan moet je op dezelfde plek waar WMAP fotonen gemeten heeft, met de Fermi ook fotonen vinden. De Fermi haze dus. En dat heeft men nu uitgeprobeerd.
Een deel van de gamma straling rond het centrum van de melkweg.
Dit plaatje is geproduceerd na uitvoerige verwerking van de gegevens. Wie daar meer over wil weten, verwijs ik naar het wetenschappelijk artikel (geen lichte kost overigens). Volgens de wetenschappers zien we het overschot aan gamma straling rond het centrum van de Melkweg als je alle ander factoren weg laat. Deze gamma straling komt van inverse Compton straling, het resultaat van elektronen die tegen fotonen aan botsen en de fotonen hogere energie meegeven. Dus we hebben het niet over de gamma straling die direct van WIMP deeltjes in donkere materie komt, maar gamma straling die afkomstig is van elektronen en positronen die waarschijnlijk door botsingen van WIMP deeltjes worden geproduceerd.
De auteurs gaan in hun artikel niet diep in of deze Fermi haze wordt veroorzaakt door donkere materie. Ze geven alleen maar aan dat deze straling een indicatie kan zijn van nieuwe natuurkunde die we nog niet goed kennen. Maar Sean Carroll van de Cosmic Variance blog permitteert het zich wel om iets meer te speculeren. Het bewijs is niet doorslaggevend, maar misschien is het de vingerafdruk van donkere materie. Misschien ook niet. Maar we gaan er ongetwijfeld nog meer van horen.
Bronnen: Bad Astronomy blog, Cosmic Variance blog, Het wetenschappelijk artikel, Wikipedia.
|
