Data som analyserades i det arbete som beskrivs här. Fluktuationer i den isotropa gammastrålningsbakgrunden, baserat på 81 månaders data. Utsläpp från vår egen galax, Vintergatan, är maskerad i grått. Upphovsman:Mattia Fornasa, UvA/Grappa
Forskare från University of Amsterdam (UvA) GRAPPA Center of Excellence har just publicerat den mest exakta analysen av fluktuationerna i gammastrålningsbakgrunden hittills. Genom att använda mer än sex års data som samlats in av Fermi Large Area Telescope, forskarna hittade två olika källklasser som bidrar till gammastrålningsbakgrunden. Inga spår av ett bidrag av partiklar av mörk materia hittades i analysen. Samarbetsstudien utfördes av en internationell grupp forskare och publiceras i den senaste upplagan av tidskriften Fysisk granskning D .
Gammastrålning är ljuspartiklar, eller fotoner, med den högsta energin i universum och är osynliga för det mänskliga ögat. De vanligaste sändarna av gammastrålning är blazarer:supermassiva svarta hål i galaxernas centrum. I mindre antal, gammy strålar produceras också av en viss typ av stjärnor som kallas pulsarer och i stora stjärnexplosioner som supernovaer.
2008 lanserade NASA Fermi-satelliten för att kartlägga gammastrålningsuniversumet med extrem noggrannhet. Teleskopet med stort område, monterad på Fermi -satelliten, har tagit data sedan dess. Den skannar hela himlen var tredje timme. Majoriteten av de upptäckta gammastrålarna produceras i vår egen galax (Vintergatan), men Fermi -teleskopet lyckades också upptäcka mer än 3000 extragalaktiska källor (enligt den senaste räkningen som utfördes i januari 2016). Dock, dessa enskilda källor räcker inte för att förklara den totala mängden gammastrålfotoner som kommer från utanför vår galax. Faktiskt, cirka 75% av dem saknar redovisning.
Isotrop gamma-ray bakgrund
Så långt tillbaka som i slutet av 1960 -talet kretsande observatorier fann en diffus bakgrund av gammastrålar som strömmade från alla riktningar i universum. Om du hade gammastrålning, och tittade på himlen, det skulle inte finnas någon plats som skulle vara mörk.
Källan till denna så kallade isotropa gammastrålbakgrund har hittills varit okänd. Denna strålning kan produceras av olösta blazarer, eller andra källor som är för svaga för att detekteras med Fermi -teleskopet. Delar av gammastrålningsbakgrunden kan också hålla fingeravtrycket på den berömda partikeln av mörk materia, en hittills oupptäckt partikel hålls ansvarig för de saknade 80% av materien i vårt universum. Om två partiklar av mörk materia kolliderar, de kan förinta och producera en signatur av gammastrålfotoner.
Denna vy visar hela himlen i gammy strålning, vid energier större än 1 GeV, baserat på fem års data från Large Area Telescope-instrumentet på NASA:s rymdteleskop Fermi Gamma-ray. Ljusare färger indikerar ljusare gammastrålning. Det stora ljusa bandet i mitten är utsläpp från vår egen Galaxy. Upphovsman:NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration
Fluktuationer
Tillsammans med kollegor, Dr Mattia Fornasa, en astropartikelfysiker vid UvA och huvudförfattare till tidningen, utförde en omfattande analys av gammastrålningsbakgrunden med hjälp av 81 månaders data som samlats in av Fermi Large Area Telescope-mycket mer data och med ett större energiområde än i tidigare studier. Genom att studera fluktuationerna i intensiteten hos gammastrålningsbakgrunden, forskarna kunde särskilja två olika bidrag till gammastrålningsbakgrunden. En klass av gammastrålkällor behövs för att förklara fluktuationerna vid låga energier (under 1 GeV) och en annan typ för att generera fluktuationerna med högre energi-signaturerna för dessa två bidrag är markant olika.
I sitt papper föreslår forskarna att gammastrålarna i högenergiområdena-från några GeV uppåt-sannolikt kommer från olösta blazarer. Ytterligare undersökning av dessa potentiella källor utförs för närvarande av Fornasa, kollega UvA -forskaren Shin'ichiro Ando och kollegor från universitetet i Torino, Italien. Dock, det verkar mycket svårare att identifiera en källa för fluktuationerna med energier under 1 GeV. Ingen av de kända gammastrålningssändarna har ett beteende som överensstämmer med nya data.
Begränsningar på mörk materia
Hittills, Fermi-teleskopet har inte upptäckt någon avgörande indikation på gammastrålningsemission från partiklar i mörk materia. Också, denna senaste studie visade ingen indikation på en signal associerad med mörk materia. Med hjälp av deras data, Fornasa och kollegor kunde till och med utesluta vissa modeller av mörk materia som skulle ha producerat en detekterbar signal.
'Vår mätning kompletterar andra sökkampanjer som använde gammastrålar för att leta efter mörk materia och det bekräftar att det finns lite utrymme kvar för mörk materieinducerad gammastrålning i den isotropa gammastrålningsbakgrunden, säger Fornasa.