Wenn das Universum wirklich voller dunkler Materie ist, könnten wir die von ihr erzeugte Gammastrahlung fixieren. Aber das war noch nicht möglich.
Fermi im Orbit: Das Auge eines Künstlers
Der Tod großer Sterne durch die Bildung von Schwarzen Löchern, die Kollision zweier Schwarzer Löcher - diese Ereignisse, eines der größten im modernen Universum, sind so gew altig, dass sie die Raumzeit selbst erschüttern und Gravitation erzeugen sollten Wellen, die sich durch den Raum ausbreiten. Lesen Sie im Artikel "Jagd auf Übertreter von allem", wie Wissenschaftler - bisher erfolglos - versuchen, diese erstaunlichen Wellen zu beheben.
Zusätzlich sollen sie aber auch zu einer gew altigen Emission von Neutrinoteilchen führen, die man zwar einfangen kann, aber nur mit äußerster Mühe. Bekanntlich haben Neutrinos eine vernachlässigbar geringe Masse und „kommunizieren“gleichzeitig mit gewöhnlicher Materie nur durch Gravitation und schwache Wechselwirkungen - tatsächlich interagieren sie praktisch nicht mit ihr. Tatsächlich wurden Neutrinos von außerhalb des Sonnensystems nur zuverlässig nachgewiesen, als Astronomen vor etwa einem Vierteljahrhundert die Explosion der Supernova SN1987A beobachteten. Dennoch sind Neutrinos im Vergleich zu Gravitationswellen sehr einfach zu beobachten, weil viele Millionen für die Suche nach diesen Wellen aufgewendet wurden, die komplexesten und ausgeklügeltsten Systeme für sie geschaffen wurden - und bisher ohne Ergebnis.
Gleichzeitig gibt es einen weiteren interessanten Punkt beim Kollaps von Riesensternen und Kollisionen von Schwarzen Löchern - Gammastrahlung, Ströme von Photonen mit sehr hoher Energie, die während solcher Ereignisse emittiert werden. Nun, wenn es um die Gammastrahlung des Universums geht, kommt man nicht umhin, sich an das Fermi-Orbit alteleskop zu erinnern, das bereits seit drei Jahren hilft, es zu erforschen (lesen Sie darüber in der Notiz „Gamma Heaven“). Tatsächlich sieht Fermi den Himmel wie kein anderer; in seinen augen ist das universum nicht schwarz wie ein abgrund, sondern voller glanz. Ungefähr 70 % dieses diffusen Leuchtens werden durch die Kollision freier Teilchen der kosmischen Strahlung mit Teilchen innerhalb unserer Galaxie erzeugt, und nur 30 % stammen aus weiter entfernten Regionen des Universums. Oft kennen wir die Quelle und Natur dieser Photonen überhaupt nicht.
Auf diesem Gamma-Hintergrund heben sich noch hellere Objekte ab – in der Regel gar nicht die, die unserem Auge sichtbar erscheinen. Gelegentlich kann Fermi starke lokale Explosionen sehen, fern und kurz, die tatsächlich von den hellsten Ereignissen im Universum zeugen. Berechnungen zufolge gibt jeder dieser Blitze mehr Energie pro Sekunde ab als die Sonne während ihrer gesamten Existenz - anscheinend werden sie durch den Kollaps von Riesensternen oder die Kollision von Schwarzen Löchern erzeugt. Gammastrahlenausbrüche geben Wissenschaftlern also die seltene Gelegenheit, diese massiven Katastrophen zu untersuchen.
Bis heute hat Fermi mehrere hundert ähnliche Ereignisse unterschiedlicher Intensität und mit einer sehr großen Energieverteilung innerhalb von sechs Größenordnungen aufgezeichnet. Der stärkste Gammastrahlenausbruch wurde am 10. Mai 2009 beobachtet und erzeugte 31-GeV-Photonen, die höchste Energie, die wir je aus dem Weltraum eingefangen haben.
Aber vielleicht interessanter sind die Arbeiten, die mit Hilfe des Fermi-Teleskops zur Suche nach dunkler Materie durchgeführt wurden. Denken Sie daran, dass diese hypothetische Substanz keine Strahlung aussendet und nicht mit ihr interagiert und im Allgemeinen keine grundlegenden Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie eingeht, außer denen der Gravitation. Die Theorie besagt jedoch, dass es im Universum viel mehr davon gibt als gewöhnliche Materie - und zwar mehrmals. Darüber hinaus sollten nach einigen Berechnungen Dunkle-Materie-Teilchen (was sie sind, ist ebenfalls völlig unbekannt) beim Zerfall Gamma-Photonen hervorbringen. Außerdem müssen diese Photonen mit einer bestimmten Frequenz schwingen, und die Suche nach solchen Teilchen wird natürlich auch mit Hilfe von Fermi durchgeführt.
Leider wurden noch keine Beweise dafür gefunden, wie kürzlich von Wissenschaftlern berichtet wurde, die in dieser Richtung arbeiten. Es wurde auch erwartet, dass charakteristische Gammastrahlen-Photonen in Zwerggalaxien gefunden werden, in denen dunkle Materie vorherrschen sollte, aber bisher gab es keine Ergebnisse auf diesem Weg. Diese traurige Nachricht muss erst noch verstanden werden – zuallererst, indem man versteht, was das Problem ist. Entweder missverstehen wir das Verh alten der Dunklen Materie oder wir beobachten falsch. Entweder existiert es wirklich nicht, und die Effekte, die seine Existenz so elegant suggerieren, werden durch etwas anderes erklärt. An alternativen Ausführungen mangelt es zum Glück nicht - nennen wir wenigstens die modifizierte Newtonsche Dynamik, die in unserem Artikel "Fashion for MOND" nachzulesen ist.
