Intet spor af mørkt stof i gammastrålebaggrund

Forskere fra University of Amsterdams (UvA) GRAPPA Center of Excellence har netop offentliggjort den mest præcise analyse af udsvingene i gammastrålebaggrunden til dato. Ved at gøre brug af mere end seks års data indsamlet af Fermi Large Area Telescope, forskerne fandt to forskellige kildeklasser, der bidrog til gammastrålebaggrunden. Der blev ikke fundet spor af et bidrag af partikler af mørkt stof i analysen. Samarbejdsundersøgelsen blev udført af en international gruppe forskere og er offentliggjort i den seneste udgave af tidsskriftet Fysisk gennemgang D .

Gammastråler er lyspartikler, eller fotoner, med den højeste energi i universet og er usynlige for det menneskelige øje. De mest almindelige afgivere af gammastråler er blazarer:supermassive sorte huller i galaksernes centre. I mindre antal, gammy stråler produceres også af en bestemt slags stjerner kaldet pulsarer og i enorme stjerneksplosioner såsom supernovaer.

I 2008 lancerede NASA Fermi-satellitten for at kortlægge gammastråleuniverset med ekstrem nøjagtighed. Det store område teleskop, monteret på Fermi -satellitten, har taget data lige siden. Det scanner kontinuerligt hele himlen hver tredje time. Størstedelen af ​​de påviste gammastråler produceres i vores egen galakse (Mælkevejen), men Fermi -teleskopet formåede også at opdage mere end 3000 ekstragalaktiske kilder (ifølge den seneste optælling foretaget i januar 2016). Imidlertid, disse individuelle kilder er ikke nok til at forklare den samlede mængde gammastrålefotoner, der kommer uden for vores galakse. Faktisk, omkring 75% af dem er uden regnskab.

Isotrop gamma-ray baggrund

Helt tilbage i slutningen af ​​1960'erne kredsende observatorier fandt en diffus baggrund af gammastråler, der strømmede fra alle retninger i universet. Hvis du havde gammastrålesyn, og kiggede på himlen, der ville ikke være noget sted, der ville være mørkt.

Kilden til denne såkaldte isotrope gammastrålebaggrund har hidtil været ukendt. Denne stråling kunne produceres af uløste blazarer, eller andre kilder for svage til at blive opdaget med Fermi -teleskopet. Dele af gammastrålebaggrunden kan også indeholde fingeraftrykket af den berømte mørke stofpartikel, en hidtil uopdaget partikel holdes ansvarlig for de manglende 80% af sagen i vores univers. Hvis to mørke stofpartikler støder sammen, de kan tilintetgøre og producere en signatur af gammastrålefotoner.

Udsving

Sammen med kolleger, Dr. Mattia Fornasa, en astropartikelfysiker ved UvA og hovedforfatter af papiret, udført en omfattende analyse af gammastrålebaggrunden ved hjælp af 81 måneders data indsamlet af Fermi Large Area Telescope-meget flere data og med et større energiområde end i tidligere undersøgelser. Ved at studere udsvingene i intensiteten af ​​gammastrålebaggrunden, forskerne var i stand til at skelne mellem to forskellige bidrag til gammastrålebaggrunden. En klasse gammastrålekilder er nødvendig for at forklare udsvingene ved lave energier (under 1 GeV) og en anden type for at generere udsvingene ved højere energi-signaturerne på disse to bidrag er markant forskellige.

I deres papir foreslår forskerne, at gammastrålerne i højenergiområderne-fra et par GeV op-sandsynligvis stammer fra uløste blazarer. Yderligere undersøgelser af disse potentielle kilder udføres i øjeblikket af Fornasa, kollega UvA -forsker Shin'ichiro Ando og kolleger fra University of Torino, Italien. Imidlertid, det virker meget sværere at finde en kilde til udsvingene med energier under 1 GeV. Ingen af ​​de kendte gammastråleudsendere har en adfærd, der er i overensstemmelse med de nye data.

Begrænsninger på mørkt stof

Til dato, Fermi-teleskopet har ikke fundet nogen afgørende indikation af gammastråleemission fra partikler i mørkt stof. Også, denne seneste undersøgelse viste ingen indikation af et signal forbundet med mørkt stof. Ved hjælp af deres data, Fornasa og kolleger var endda i stand til at udelukke nogle modeller af mørkt stof, der ville have frembragt et påviseligt signal.

'Vores måling supplerer andre søgekampagner, der brugte gammastråler til at lede efter mørkt stof, og det bekræfter, at der er lidt plads tilbage til mørkt stof induceret gammastråling i den isotrope gammastrålebaggrund, «siger Fornasa.