Neue Teleskop-Strategie könnte Geheimnis der dunklen Materie, Wissenschaftler sagen beheben

Einen faszinierenden Hauch von einer bestimmten Art von Gamma-Ray Licht in der Mitte der Milchstraße könnte ein Produkt der schwer fassbaren dunkle Materie sein – oder es kann nicht sein. Den letzten Jahren haben Wissenschaftler darüber diskutiert, ob das Licht wirklich da ist, und was es bedeutet. Forscher sind nun das Management-Team von der Fermi Gamma-Ray Space Telescope der NASA, das Observatorium Petitionen, die sah das Licht, ändern ihre Beobachtung Strategie um ein für allemal festzustellen, ob das Signal wirklich existiert.

Auch wenn es zusätzliche Gamma-Ray Photonen aus dem Zentrum der Galaxie, sind Wissenschaftler jedoch entfernt zu wissen, ob die Photonen von dunkler Materie gemacht wurden.

Theorien besagen, dass einige mysteriöse Form der Materie, die nicht gesehen oder berührt werden weit verbreitet im ganzen Universum, seine Anwesenheit bekannt nur durch ihre Anziehungskraft zu machen ist. Die führende Theorie hinter dieser dunklen Materie postuliert, dass es eine neue Art von fundamentalen Teilchen genannt ein WIMP (schwach Interaktion massive Teilchen) besteht. [Grafik: dunkle Materie erklärt]

Vernichtenden Weicheier

Denn Weicheier gedacht werden, um ihre eigenen Antiteilchen sein (Antimaterie ist eine Spiegel-Version der normalen Materie, die gewöhnliche Partikel vernichtet, wenn es sie trifft), würden zwei Weicheier kollidieren, vernichten sie einander auf der Stelle. Diese Explosionen, die häufiger in Richtung der Mitte der Galaxie wo dunkler Materie dichteste wäre sein sollte, würde wahrscheinlich neue Partikel erzeugen, die Gamma-Ray Photonen eine präzise Energie hervorbringen würde. Dieses Licht ist was Fermi gesehen haben könnte.

"Es ist ziemlich eindeutig – es könnte ein statistischer Zufall sein, es könnte eine systematische Wirkung oder es könnte sein, dass ein true-Signal", sagte Christoph Weniger, Astrophysiker an der Universität von Amsterdam in den Niederlanden. "Gerade jetzt, es gibt Anzeichen für alle drei."

Weniger ist Hauptautor eines jüngsten White papers, was darauf hindeutet das Fermi-Teleskop verbringen mehr Zeit mit Blick auf das Zentrum der Milchstraße auf der Suche nach dieser Funktion. Das Papier legte als Reaktion auf einen Aufruf zur alternative Fermi beobachteten Strategien des Teleskops Projektwissenschaftler Julie McEnery, Astrophysiker am NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland.

Eine neue Strategie

Fermi wurde im Juni 2008 ins Leben gerufen und hat den gesamten Himmel gleichmäßig Vermessung seitdem. Eines seiner Ziele ist, erfahren Sie mehr über dunkle Materie, die Sternwarte verwendet wird, für viele Bereiche der Forschung, einschließlich Spinnen genannt Pulsare und glühende supermassive schwarze Löcher in andere Galaxien, Sterne leuchten beide Gamma-Ray.

Weniger der Vorschlag empfiehlt, dass Fermi das Zentrum der Galaxie beobachten wann immer es ist sichtbar, das wäre mehr als doppelt so hoch bei dem es Daten von diesem Teil des Himmels sammelt. Die Absicht ist jedoch nicht zu viel Zeit weg von anderen Projekten abzulenken.

"Wir sind sehr besorgt darüber, dass negative Auswirkungen auf andere Menschen Wissenschaftsprojekte," sagte Harvard University Astrophysiker Doug Finkbeiner, Co-Autor des Weißbuchs. "Wir versuchen wirklich nur tun, was richtig für das Projekt."

Fermi wird gefördert, um den Vorgang fortzusetzen, bis mindestens 2016 in Betrieb potenziell bietet genügend Zeit, sich die Frage, das galaktische Zentrum Licht.

"Wir denken, wenn wir eine neue Beobachtung Strategie sofort gestartet, konnten wir die Antwort bis zum Jahr 2015," sagte Finkbeiner SPACE.com.

Mehr Daten

Bewaffnet mit mehr Daten aus dem Zentrum der Galaxie, die Wissenschaftler hoffen, festzustellen, ob wirklich ein Übermaß an Gammastrahlen-Licht im Energiebereich von bestimmten — 130 Gigaelectron Volt (GeV) —, dass Fermi Hinweise auf bisher gesehen hat.

Es ist möglich, dass diese Hinweise nur eine statistische Fluktuation sind und mehr Daten, der Überschuss wird weggehen. Es ist auch möglich, dass Fermi Daten zeigen wirklich ein Übermaß dieser Photonen, sondern, dass sie durch ein Artefakt im Gerät sind – ein systematischer Fehler.

"Wir haben schon durch eine Menge von Hypothesen über was falsch mit dem Instrument sein könnte, und alle von ihnen nicht in irgendeiner Weise oder andere" Finkbeiner sagte. "Etwas unwahrscheinlich ist hier geschehen. Entweder eine sehr unwahrscheinlich, dass statistische Fluktuation, irgendeine Art von Problem in das Instrument ist, die maskiert sich irgendwie unwahrscheinlich, oder wir haben 130 GeV Photonen. Sie sind alle wirklich sehr unwahrscheinlich, aber einer von ihnen immer noch passiert."

"Meiner Meinung nach ist das wichtigste Thema die Möglichkeit ausschließen, dass das Linien-Feature in den Daten maßgeblich an Herkunft, sein könnte", sagte Simona Murgia, Astrophysiker an der University of California, Irvine und Mitglied der Fermi Zusammenarbeit galaktische Zentrum Analyse-Team. "Zusatzdaten aus modifizierten Beobachtungen würde helfen, diese besser zu verstehen."

Die Situation wird auch durch eine zweite, scheinbar unabhängige, möglichen Angabe von dunkler Materie in der Fermi-Daten erschwert. Neben 130-GeV Photonen haben Wissenschaftler ein Übermaß an energieärmeren Gammastrahlung im Bereich von 2-3 GeV gesehen. Während dieses Signal stark genug, um die Möglichkeit auszuschließen ist, dass es eine statistische Fluktuation ist, könnte es auch durch regelmäßige astrophysikalischen Quellen, wie z. B. Pulsaren verursacht werden.

Aber wenn das 130-GeV-Signal besteht und kann nicht auf einen systematischen Fehler zurückführen, dann Astronomen haben finden Sie den ersten Beweis dafür, dass dunkle Materie existiert und schauen was es gemacht wird.

"Wenn es eine reale Linie ist, ein"Smoking Gun"der dunklen Materie, wäre es", sagte der University of California, Irvine Astrophysiker Kevork Abazajian, das andere, energieärmeren 2-3 GeVFermi Gamma-Ray Signal studiert hat. Die vorgeschlagene Strategie beobachten würde nicht viel Aufschluss über seine Funktion, aber es würde helfen, die höhere Energie-Signal zu beheben Abazajian sagte. [Keine WEICHEIER im Raum?-NASA sucht nach dunkler Materie | Video]

"sie machen ein sehr überzeugendes Argument", sagte Dan Hooper, ein Astronom am Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Illinois, und der University of Chicago, der auch das Signal energieärmeren Gamma-Ray studiert hat. "Es wäre toll, einige weitere Daten aus dieser Richtung des Himmels, und die Nachteile der vorgeschlagenen Strategie scheinen minimal."

Hooper, sagte, er sei skeptisch, dass das Signal Weniger und sein Team jagen eigentlich dunkle Materie ist, sondern, dass mehr Daten helfen würde, die Angelegenheit zu klären.

Dunklen Materie Jäger

Weitere Projekte sind derzeit nach dunkler Materie auf unterschiedliche Weise jagen. Die Alpha Magnetic Spektrometer (AMS), ein Teilchendetektor befestigt an der Außenseite der internationalen Raumstation ist auch auf der Suche nach Zeichen der dunklen Materie Vernichtung Explosionen im Weltraum. Die ersten Daten aus diesem Experiment, kündigte im April, zeigen einen Hauch von Beweismitteln, die durch dunkle Materie verursacht werden könnte, aber die Ergebnisse sind sehr vorläufig. Und wenn sie am Ende in Richtung dunkle Materie, sie schlagen vor, eine unterschiedliche Masse von WIMP anhand der Fermi-Ergebnisse, so die beiden Ergebnisse sind nicht notwendigerweise ergänzen.

Andere Experimente hoffen, dunkle-Materie-Teilchen direkt, in sehr seltenen Fällen zu fangen, die sie mit normaler Materie-Teilchen kollidieren. Solche Detektoren – darunter das XENON dunkle Materie Projekt in Italien, das LUX (große unterirdische Xenon) experimentieren in South Dakota und SuperCDMS (kryogene dunkle Materie Suche) experimentieren in Minnesota – sind begraben tief unter der Erde, wo fast nichts aber dunkler Materie können sie zu erreichen. Bisher hat keine definitiven Ergebnisse gefunden.

Das Team hinter dem neuen Fermi-Vorschlag sagte, es ist wahrscheinlich, was Fermi sehen dunkle Materie nicht – aber sie möchte lieber wissen, sicher.

"Ich denke Sie immer ein wenig Hoffnung, aber dann musst du nicht vergessen: Du bist ein Wissenschaftler; Sie wollen nur die Wahrheit herausfinden,"sagte Finkbeiner. "Wenn die Wahrheit ist, gibt es eine 130-GeV WIMP, wird dann das fantastische sein; "Wir werden etwas Neues über Physik verstehen."

Und wenn das nicht der Fall ist, dann werden sie wissen, ist es Zeit, weiterzumachen, sagte er. Zumindest werden sie nichts unversucht gelassen.

Wurde diese Geschichte von SPACE.com, eine Schwester Website LiveScience zur Verfügung gestellt. Folgen Sie Clara Moskowitz auf Twitter und Google +. Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook und Google +.