Fermi
Gamma-Ray Space Telescope
Andreas Kornmayer 19.12.08
Gliederung
Geschichte der Gamma-Astronomie
EGRET-Excess
Das Neutralino
Neutralino Annihilation
Kosmologisches Modell
Interpretation
Folgen
Fermi ( Gamma Ray Space Telescope)
GBM
LAT
Vergleich: EGRET und LAT
Aussichten
Geschichte der
Gamma-Astronomie
1950er: Vorhersagen über
Gammastrahlenemission unserer Galaxis
1962: Mit Ranger-3 wird die diffuse Gamma- Hintergrundstrahlung entdeckt
1967: Die Satelliten Vela 4a und b
beobachten den ersten Gamma-Ray Burst
70er-90er: Diverse Teleskop, Ballon oder Satelliten gestützte Experimente
(COS-B, Whipple …)
Geschichte der
Gamma-Astronomie
1991: CGRO wird gestartet. An Bord:
BATSE – Burst And Transient Source Experiment
OSSE – Oriented Scintillation Spectrometer Experiment
COMPTEL – COMPton TELescope
EGRET – Energetic Gamma Ray Experiment
Telescope
EGRET Daten
Dritter EGRET Katalog: 271 Punktquellen
Der EGRET-Excess
Überschuss in allen Himmelsrichtungen vorhanden
Beiträge zum Modell:
Inverse
Comptonstreuung
Bremsstrahlung
Pionzerfall
Dunkle Materie
Lösung für
Rotationskurven der Galaxien
Gesamtmasse des Universums
Überschuss der diffusen
Gammastrahlung über
1 GeV???
Supersymmetrie
Das Neutralino (χ)
Linear Kombination von Photino, Zino und Higgsino
Annahmen:
Massiv
Schwach wechselwirkend
Neutral
Spin ½ Majorana Teilchen
Sein eigenes Antiteilchen
Kann mit sich selbst annihilieren
Kosmologisches Modell
...
versum frühen Uni
Im
n n
n n
n
P P e s cm H n
3
10
262 v
v out -
Freeze
Dichte Relikt
Neutalino Annihilation
Interpretation des Überschusses
Form des Hintergrundes aus Fixed-Target pp
Kollisionen
Form der DMA aus Elektron-Positron- Vernichtung
2 Parameter Fit
WIMP-Masse ≤ 70 GeV
Substruktur in
Galaktischer Ebene
Ringstruktur der Dunklen Materie
Kritik
Occam`s Racor
Fehler in der Modellierung des Hintergrundes
Systematischer Fehler in der Kalibrierung des
Detektors Ne ue s
Ex per im en t
Gamma Ray Space
Telescope
Missionsdaten
Gewicht: 4303 kg
Größe: 2,8 m hoch 2,5 m Ø
Energieverbrauch:
1500 Watt
Orbit: 560 km
Am 11. Juni 2008
von Cape Canaveral
gestartet
Anforderungen an die Instrumente
Large Area Telescope (LAT)
GLAST Burst Monitor (GBM)
Großes „Blickfeld“, über 2 sr
Messgenauigkeit von 1 arcmin
Energiebereich von 30 MeV bis 300 GeV
Kurze Messzeiten
Lange Lebensdauer
Fähigkeit die Signale der Kosmischen Strahlung zu verwerfen
Überwachung des
gesamten Himmels zu jedem Zeitpunkt
Großes Energiespektrum
Gute Zeitauflösung
GLAST Burst Monitor (GBM)
12 NaI und 2 BGO Szintillatoren
Energiebereich: 8 keV bis 30 MeV
Dünne Form und Ausrichtung
Richtungsbestimmung möglich
Gamma-Ray Bursts
Sonneneruptionen
…
Large Area Telescope (LAT)
Silizium-Streifen- Detektoren
Antikoinzidenz Detektor (ACD)
Kalorimeter
System zur
Datengewinnung
Wie entsteht ein Signal?
1) γ tritt in LAT ein 2) Paarbildung an
Wolframfolie
3) Spurdetekor kann Flugbahn des e+-e— Paares verfolgen
4) Energiebestimmung im Kalorimeter
5) Teilchen der Kosmischen Strahlung erzeugen
Signal in ACDVeto
Vergleich: EGRET und LAT
EGRET LAT
Energy Range 20 MeV bis 30 GeV 20 MeV bis 300 GeV
Field of View 0.5 sr 2.4 sr
Angular Resolution 5.8° (100 MeV) < 3.5° (100 MeV)
< 0.15° (>10 GeV)
Peak Effective Area 1500 cm
213000 cm²
Point Source Sensitivity 5 10
-8cm
-2s
-10.16 10
-8cm
-2s
-1Deadtime per Event 100 ms < 100 μs
Aussichten
Quellen
Sander, Christian: Interpretation des Überschusses in
diffuser galaktischer Gamma-Strahlung oberhalb 1 GeV als Annihilationssignal Dunkler Materie
Vorlesung Kosmologie WS08/09 Prof. de Boer
http://fermi.gsfc.nasa.gov/
http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/main/index.html