Fermi (GLAST)

[Scorus]

Satelita astronomiczny GLAST (Gama-ray Large Area Space Telescope) jest amerykańskim pojazdem, który będzie wykonywał pomiary promieniowania gamma z najróżniejszych źródeł astronomicznych, w zakresie energii od 10 MeV do ponad 100 GeV. W misji bierze udział także Francja, Włochy, Japonia i Szwecja. Do podstawowych celów naukowych misji zaliczają się:
- określenie mechanizmów przyspieszania cząstek w AGN, pulsarach i pozostałościach supernowych (Supernova Remnants - SNR), co jest kluczowe do zrozumienia mechanizmów formowania dżetów, przekształcania energii obrotowej rotujących gwiazd neutronowych, oraz dynamiki szoków w SNR;
- przebadanie nieba gamma - bardzo wielu niezidentyfikowanych źródeł i rozproszonej międzygwiezdnej emisji z Drogi Mlecznej;
- określenie zachowania się wysokoenergetycznych błysków gamma i zjawisk krótkotrwałych;
- wykonanie badań ciemnej materii i wczesnego Wszechświata.

Badania emisji gamma z AGN posłużą do sondowania supermasywnych czarnych dziur podczas formowania się dżetów i badania ich rozwoju dostarczą ograniczeń na tempo formowania się gwiazd  w młodym Wszechświecie. Możliwe, iż satelita pozwoli na detekcyjne zaobserwowanie pozostałości z wczesnego Wszechświata (np. struny, albo emitujące promieniowanie Hawkinga pierwotne czarne dziury). Może umożliwić nawet użycie błysków gamma do zaobserwowania kwantowych efektów grawitacyjnych.

Szczegółowy opis misji:
http://www.astronautyka.org/index.php/topic,110.0.html


Fermi wykrył 12 nowych pulsarów możliwych do zarejestrowania tylko w promieniowaniu gamma, oraz zarejestrował promieniowanie gamma z 18 innych. Dotychczasowe obserwacje pluarów na falach radiowych pozwalały na wykrycie jednie kilku ppm całkwitej eneregii ich emisji. W zakresie promieniowana gamma możliwe jest zarejestrowanie około 10% ich eneregii. Pulsary wykrywalne tylko w zakresie gamma posiadają wiązki radiowe omijające Ziemię.

Obserwacje w zakresie gamma pozwalają na badania przyspieszania cząstek w polu magnetycznym pulsarów, co jest odpwiedzialne za emisję w tym zakresie. Do tej powy sądzono, że promieniowanie gamma jest produkowane blisko powierzchni gwiazdy, w jej rejonie biegunowym, z którego pochodzą wiązki radiowe. Obserwacje pulsarów rejestrowalnych tylko w zakresie gamma wskazują jednak, że emisja ta może powstawać wysoko nad powierzchnią gwiazdy. Cząstki emitujące to promieniownie są prawdopdobniej przyspieszane na otwarytych liniach pola magnetycznego. Dla pulsara Vela, region emitujący promieniowanie gamma znajduje się prawdopodobnie w odległości 300 mil od gwiazdy o średnicy tylko 20 mil. Jednak zebrane do tej pory dane nie pozwlają jeszcze na stwierdzenie, czy poprawny jest model emisji w dużej odległości od gwiazdy, czy blisko niej.

Fermi zaobserwował też promieniowanie gamma z 7 pulsarów milisekundowych (o tempie obrotu 100 - 1000 razy na sekundę). Pulsary te przyspieszają rotację na skutek akrecji materii z gwiazdy z którą tworzą ukłąd podwójny (izolowane pulsary z czasem zwalają tempo obrotów).

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/dozen_pulsars.html

[Scorus]

Satelita Fremi zaobserwował ekstremalny rozbłysk gamma – o największej obserwowanej dotąd energii całkowitej, najwyższej energii emisji początkowej i największej szybkości gazu w dżetach.

Błysk GRB 080916C został zaobserwowany 15 września 2008r w gwiazdozbiorze Kila przez instrument LAT. Wyrył go również monitor błysków GRB. 32 godziny po rozbłysku jego poświata została zaobserwowana w 7 pasach spektralnych za pomocą instrumentu GROND (Gamma-Ray Burst Optical/Near-Infrared Detektor), zainstalowanego na 2.2 m teleskopie w ESO (European Southern Observatory) w La Silla w Chile. Poświata wykazała charakterystyczny spadek intensywności promieniowania spowodowany przez chmury pyłu. Przesunięcie ku czerwieni tej cechy pozwoliło na wyznaczenie odległości do rozbłysku na 12.2 miliarda lat świetlnych.

Dzięki wyznaczeniu odległości oszacowano, że energia rozbłysku odpowiadała energii emitowanej przez 9 000 supernowych przy założeniu, że była wysyłana symetrycznie we wszystkich kierunkach. Błyski gamma emitują energię w 2 wąskich dżetach emitowanych przez jądro supermasywnej gwiazdy zapadające się do czarnej dziury, a takie założenie jest uproszczeniem ułatwiającym porównania. Ponadto znana odległość pozwoliła na wyznaczanie najmniejszej szybkości poruszania się gazu w dżetach. Wynosiła ona aż 99.9999% szybkości światła. Do tej pory nie zaobserwowano tak wysokich wartości w przypadku innych rozbłysków.

Ponadto zaobserwowano, że emisja w najwyższej energii była opóźniona o kilka sekund w stosunku do emisji w zakresie najniższej energii. Zjawisko takie zaobserwowano wcześnie tylko w jednym rozbłysku. Może to znaczyć, że emisja w zakresie wysokiej energii zachodzi w innej części dżetów niż emisja energii niższych.

Wizualizacja rozbłysku na podstawie danych LAT. Animacja:
http://www.nasa.gov/mov/314162main_GRB080916C_LAT_600.mov

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/high_grb.html

[Scorus]

Opublikowano pierwszą szczegółową mapę nieba w zakresie promieniowania gamma. Została opracowana dzięki danym z instrumentu LAT z 87 dni (od 4 sierpnia do 30 października 2008r). Opracowano również listę 205 najjaśniejszych źródeł, co jest pierwszym naukowym produktem misji Fermi. W tym roku powstanie również pierwszy katalog źródeł.

Do najważniejszych źródeł w Galaktyce zaliczają się:
- Słońce – jedyne źródło gamma przesuwające się po niebie. W tej chwili znajduje się w fazie minimum, ale w najbliższych latach częstość rozbłysków będzie wzrastała. LAT będzie jednym instrumentem mogącym obserwować rozbłyski w swoim zakresie energii.
- LSI +61 303 – rentgenowski układ podwójny położony w odległości 6 500 lat świetlnych w gwiazdozbiorze Kasjopei. Składa się z gwiazdy typu B i pulsara. Emituje rozbłyski radiowe co 26.5 dnia. Źródło ich energii jest nieznane.
- PSR J1836+5925 – pulsar położony w gwiazdozbiorze Smoka. Jest jednym z odkrytych przez Fermiego pulsarów emitujących tylko promieniowanie gamma.
- 47 Tucanae (NGC 104) – gromada kulista położona w odległości 15 000  lat świetlnych w gwiazdozbiorze Tukana.
- Źródła niezidentyfikowane – około 30 źródeł nie obcerowanych w innych zakresach spektralnych. Jednym z nich jest zmienne źródło 0FGL J1813.5-1248 nie arejestrowane przez wcześniejsze misje. Jest położone w obrębie płaszczyzny Galaktyki w gwiazdozbiorze Węża (ogon).

Do głównych źródeł pozagalaktycznych zaliczają się:
- NGC 1275 (Perseusz A) – galaktyka aktywna w Gromadzie w Perseuszu, w odległości 233 milionów lat świetlnych.
- 3C 454.3 – blazar, czyli galaktyka aktywna której dżet jest skierowany wprost na obserwatora. W czasie obserwacji był najjaśniejszym blazarem na niebie. Jest położony w odległości 7.2 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Pegaza.
- PKS 1502+106 – blazar położny w odległości 10.1 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wolarza. W krótkim okresie przewyższył jasnością 3C 454.3 a potem szybko wygasł.
- PKS 0727-115 – prawdopodobnie kwazar. Jest zlokalizowany blisko płaszczyzny Galaktyki, w gwiazdozbiorze Rufy w odległości 9.6 miliarda lat świetlnych.
- źródło niezidentyfikowane 0FGL J0614.3-3330. Zostało wykryte przez instrument EGRET Obserwatorium Comptona. Jego natura pozostałe nieznana.  Prawdopodobnie jest położone poza Drogą Mleczną.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/gammaray_best.html

[Scorus]

Fermi wykonał obserwacje blazara PKS 2155-304 będące częścią jego badań w zakresie promieniowania gamma, promieniowania rentgenowskiego, oraz światła widzialnego. Blazar to galaktyka aktywna, w której dżet supermasywnej czarnej dziury jest skierowany wprost na obserwatora. Obiekt ten jest położony w odległości 1.5 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Ryby Południowej. Zwykle jest słabym źródłem promieniowania gamma, ale w czasie rozbłysków (np. w 2006r) staje się najjaśniejszym źródłem gamma na niebie.

W zakresie wysokoenergetycznego promieniowania gamma blazar ten był obserwowany za pomocą systemu HESS (High Energy Stereoscopic System) – systemu 4 teleskopów zlokalizowanych w Namibii. Teleskopy te wykrywają błyski światła produkowane podczas przemieszczania się przez atmosferę strumieni cząstek. Cząstki te są wytwarzane po absorpcji wysokoenergetycznego promieniowania gamma przez górne warstwy atmosfery. Fermi wykonał obserwacje w zakresie promieniowania o niższych energiach, za pomocą teleskopu LAT. Obserwacje w zakresie promieniowania rentgenowskiego zostały wykonane przez satelity Swift i RXTE (Rossi X-ray Timing Explorer). Obserwacje w świetle widzialnym zostały wykonane przez automatyczny teleskop HESS do monitoringu optycznego (HESS Automatic Telescope for Optical Monitoring).

Obiekt był monitorowany w czasie niewielkiej aktywności od 25 sierpnia do 6 września 2008r. Wyniki pomiarów były dosyć zaskakujące. W czasie rozbłysków emisje gamma i rentgenowskie rosną i spadają razem. Jednak w czasie małej aktywności wzrosty i spadki emisji w tych zakresach występują niezależnie. Nie jest to jeszcze wyjaśnione. Emisje optyczne i gamma jednak rosną i spadają razem. Wskazuje to, że różne komponenty dżetu oddziaływają ze sobą w złożony sposób produkując emisje w różnych zakresach widma. Obserwacje takie pozwolą na pierwsze dokładne badania procesów występujących w jądrach blazarów.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/blazar.html

[Scorus]

Opublikowana została animacja przedstawiająca niebo gamma obserwowane przez teleskop LAT w okresie od 4 sierpnia do 30 października 2008r, czyli przez pierwsze 3 miesiące jegio działania. Jedna klatka odpowiada 1 dniu. Uwidocznione jest tylko promieniowanie o energii 300 milionów eV. Jaśniejsze kolory oznaczają wzmożoną emisję fotonów gamma. Niebo zostało podzielone na 2 półkule wzdłuż płaszczyzny Drogi Mlecznej. Dzięki temu źródła galaktyczne znajdują się na obwodzie. Przez to zaprezentowane zostały źródła pozagalaktyczne.

Na północnej półkuli nieba widoczne jest Słońce w postaci przesuwającej się plamki. Porusza się ono po łuku wzdłuż płaszczyzny ekliptyki na skutek ruchu Ziemi wokół Słońca. LAT w swoim zakresie energii nie wykrywa promieniowania emitowanego bezpośrednio przez Słońce, ale wytwarzanego podczas zderzeń cząstek promieniowania kosmicznego z gazem na Słońcu. Bezpośrednia emisja Słońca może być wykryta tyko podczas jego wzmożonej aktywności, a w obecnym okresie jest ono bardzo spokojne.

Na całym niebie widoczna jest poświata promieniowania gamma. Część tego promieniowania jest promieniowania podczas zderzeń cząstek promieniowania kosmicznego z pyłem w Galaktyce. Część pochodzi prawdopodobnie z odległych galaktyk, których nie można rozdzielić. Możliwe że produkują je również inne egzotyczne procesy, a przyszłe obserwacje pozwolą na zebranie dokładniejszych informacji na temat tego promieniowania.

Na animacji widoczne jest jedno źródło galaktyczne – pulsar PSR J1836+5925. Należy on do nowej kasy pulsarów wykrywalnych tylko w promieniowaniu gamma.. Większość źródeł to odległe galaktyki, w tym bazary, np. AO 0235+164. Jest on położny w odległości 7.5 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze  Barana. Wykazuje on silne rozbłyski, jednego dnia był najjaśniejszym źródłem gamma na niebie. Inny blazar, PKS 1502+106, zlokalizowany w odległości 10 milionów lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wolarza pojaśniał na kilka dni a następnie został się niewykrywalny.

Obserwacje zmian w czasie źródeł na całym niebie są bardzo wartościowe. Pozwalają na wysycenie interesujących zjawisk i wykonanie ich badań za pomocą innych teleskopów.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/flare_fade.html

[Scorus]

Obserwacje galaktyk jasnych w promieniowaniu gamma wykonane za pomocą instrumentu LAT podczas pierwszych kilku miesięcy programu naukowego zostały skorelowane z ich obserwacjami radiowymi.

Obserwacje radiowe były powadzone za pomocą VLBA (Very Long Baseline Array) – zestawu 10 radioteleskopów rozlokowanych od Hawajów do St. Croix na Wyspach Dziewiczych. Złożenie sygnałów pozwala na uzyskanie odpowiednika radioteleskopu o średnicy 5 300 mil. Pozwala to na obrazowanie szczegółów o wielkości kątowej milion razy  mniejszej od obrazów z LAT i 50 razy mniejszej niż na obrazach optycznych. Omawiane badania zostały wykonane w ramach programu MOJAVE – szerszego programu obserwacji dżetów galaktyk aktywnych z zastosowaniem VLBA. Wcześniej dżety w zakresie wysokich energii były obserwowane przez teleskop Chandra i Obserwatorium Comptona.

Obserwacje potwierdziły, że dżety galaktyk aktywnych i blazarów najjaśniejsze w zakresie radiowym, a ponadto najbardziej skupione i charakteryzujące się najszybszym ruchem materii mogą też wysyłać najbardziej energetyczne promieniowanie. Fermi obserwował rozbłyski promieniowania gamma w tych galaaktykach. Radiowo dżety jaśniały na kilka miesięcy przed takim rozbłyskiem.

Ponadto znaleziono korelację pomiędzy największą jasnością w zakresie promieniowania gamma i wysoką szybkością materii w d dżetach radiowych. Gaz w obserwowanych dżetach porusza się z szybkością bliska szybkości światła. Obserwowany jest też koniec dżetu, przez co występuje tu zjawisko przyspieszania dopplerowskiego – na podstawie obserwacji radiowych szybkości gazu wydaje się pozornie być znacznie większa od szybkości światła. Obserwacje wykonane za pomocą VLBA pokazały, że im ten efekt jest silniejszy, tym prawdopodobniejsze jest zarejestrowanie galaktyki jako zmiennego źródła promieniowania gamma. Ponadto wiele źródeł rejestrowanych okresowo jako silne źródła promieniowania gamma wytwarzało też w tym samym czasie rozbłyski radiowe.

Obecnie uważa się, że źródłem promieniowania gamma jest cześć dżetu położona blisko jądra galaktyki aktywnej.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/radio_telescope.html

[Scorus]

Teleskop LAT obok rejestrowania promieniowania gamma służy też do badań wysokoenergetycznych cząstek promieniowania kosmicznego.

LAT jest czuły na elektrony i pozytony. Między 4 sierpnia 2008r a 31 stycznia 2009r zarejestrował 4.5 miliona tych cząstek. Analiza ich energii pozwoliła na uzupełnienie a także odrzucenie części wniosków płynących z ostatnich badań.  Więcej cząstek rejestrowanych przez LAT miało energię większą niż 100 GeV w stosunku do promieniowania o niższych energiach niż spodziewano się na podstawie części wcześniejszych eksperymentów i modeli. Sa dosyć podobne do wyników z europejskiego instrumentu PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) na rosyjskim satelicie Resurs-DK1, oraz z obserwatorium naziemnego HESS (High Energy Stereoscopic System).

Pod koniec zeszłego roku eksperyment balonowy ATIC wykrył wzrost intensywności promieniowania kosmicznego o energiach ponad 500 GeV. LAT nie wykrył jednak tej cechy, chociaż mógł zebrać 100 razy więcej elektronów niż ATIC.

Jednym z głównych celów LAT było określenie źródeł promieniowania kosmicznego. Jest to trudne, ponieważ tory cząstek są zaburzane przez pola magnetyczne i atomy gazu w ośrodku międzygwiazdowym. Dane z LAT, a także z PAMELA i HESS mogą wskazywać na istnienie bliskiego źródła promieniowania kosmicznego. Gdyby było ono odległe energia cząstek zostałby znacznie stłumiona. Źródłem może być pulsar, ale nie są odrzucane bardzie egzotyczne możliwości, np. anihilacja cząstek tworzących ciemną materię. Dalsze obserwacje zmian intensywności strumienia elektronów w różnych częściach nieba pozwolą na określenie strefy gdzie należy poszukiwać źródła.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/space_invaders.html

[Scorus]

Obserwacje wykonane przez instrument LAT pozwoliły na wykrycie nietypowego zachowania się dwóch galaktyk aktywnych. Wcześniej za pomocą Obserwatorium Comptona stwierdzono emisję gamma z dwóch typów galaktyk aktywnych - galaktyk radiowych oraz blazarów. Oba typy są źródłami radiowymi, a emisja radiowa powstaje w obrębie dżetów centralnych czarnych dziur. Obecne obserwacje pozwoliły na zaobserwowanie bardziej skomplikowanych efektów towarzyszących emisji gamma galaktyk aktywnych.

Za pomocą LAT wykryta została emisja gamma z galaktyki aktywnej typu Seyfert 1 PMN J0948+0022. Jest ona położona w odległości 5.5 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Sekstansu. Dalsze badania spektroskopowe w innych zakresach widma ukazały występowanie wąskich linii spektralnych świadczących o wolnym ruchu gazu, co wyklucza występowanie dżetów charakterystycznych dla galaktyk radiowych i blazarów. Jednak inaczej niż 95% galaktyk Seyfera z wąskimi liniami emisyjnymi PMN J0948+0022 produkuje też silną i zmienną w czasie emisję radiową. Wskazuje to, że galaktyka ta jednak musi posiadać dżety. Również zaobserwowana emisja gamma wskazuje na występowanie przyspieszania materii do szybkości bliskiej szybkości światła w centrum galaktyki. W celu rozwiązania problemów sprawianych przez tą galaktykę, będzie ona monitorowana w różnych zakresach widma, od promieniowania gamma do fal radiowych. W danych LAT oczekuje się odnalezienia innych tego typu źródeł.

Dane z LAT przyniosły też nowe informacje o bliżej galaktyce Seyferat - NGC 1275, czyli radioźródle Perseusz A położonym w odległości 225 milionów lat świetlnych w gromadzie galaktyk w Perseuszu. Wcześniej, za pomocą instrumenty EGRET Obserwatorium Comptona nigdy nie zaobserwowano wysokoenergetycznego promieniowania gamma z tego źródła. Było ono jednak wykrywalne w zakresie niższych energii przez instrumenty pracujące w zakresie energii niższych. Jednak obserwacje LAT jasno pokazały, że galaktyka ta emituje wysokoenergetyczne promieniowanie gamma w zakresie pracy EGRET. Ponadto intensywność promieniowania jest 7 razy wyższa od progu detekcji EGRET. Zostałoby więc bez problemu wykryte przez ten instrument. Wskazuje to, że wiązki cząstek w dżecie centralnej czarnej dziury 10 lat temu były znacznie słabsze lub dżet był nieaktywny. Takie zmiany nanoszą ograniczenia na wielkość obszaru emitującego promieniowane gamma. Powinien on być nie większy niż 2 lata świetlne. Wskazuje to, że emisja gamma pochodzi z bezpośredniej bliskości centralnej czarnej dziury, a nie z gorącego gazu wypełniającego gromadę galaktyk zawierającą NGC 1275. Planowane są dalsze obserwacje z pomocą LAT w celu wykrycia kolejnych zmian źródła w czasie.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/galaxy_surprise.html

[Scorus]

Dane z teleskopu LAT pozwoliły na analizę emisji gamma z 24 pulsarów, w tym z 16 odkrytych w trakcie tej misji.

Pulsarami okazało się wiele z niezidentyfikowanych źródeł promieniowania gamma odkrytych wcześniej przez instrument EGRET Obserwatorium Comptona. Pulsary takie, możliwe do zaobserwowania tylko w zakresie promieniowania gamma zostały odszukane na drodze poszukiwań powtarzających się fluktuacji w emisji gamma. W tym celu wykorzystano dane zebrane przez LAT w czasie 5 miesięcy. Ich analizę umożliwiła nowa metoda cyfrowa. Wcześniej nie zostały one zidentyfikowane jak pulsary z powodu ich słabej emisji. W przypadku najsłabszych pulsarów gamma obserwowano tylko jeden foton w czasie dnia. Są to pierwsze przypadki odkrycia pulsarów tylko w zakresie promieniowania gamma. Wcześniej znany był jeden przykład pulsara nie wykrywalnego na falach radiowych. Został on zidentyfikowany w zakresie promieniowania rentgenowskiego.

W przypadku pulsara Vela - najsilniejszego źródła promieniowania gamma na niebie (nie licząc Słońca) Fermi obserwował średnio tylko 1 foton promieniowania gamma w czasie każdych 2 minut. Odpowiada to jednemu fotonowi na tysiąc obrotów pulsara. Uważa się jednak, że pulsary w zakresie rentgenowskim emitują około 10% energii. W zakresie radiowym emitowane jest tylko kilka części na milion całkowitej energii.

Detekcja pulsarów tylko w  zakresie gamma dostarcza informacji ta temat mechanizmu emisji. Promieniowanie gamma musi tworzyć wiązkę szerszą od wiązki radiowej, która w przypadku pulsarów gamma omija Ziemię.

Najbardziej prawdopodobny model zakłada, że pochodzi ona z zewnętrznej części magnetosfery pulsara, a nie z formujących wiązkę radiową stref biegunowych położonych blisko jego powierzchni. Emisja gamma jest prawdopodobnie wytwarzana podczas przyspieszania cząstek do szybkości bliskich szybkości światła w silnym polu magnetycznym pulsara. Cząstki takie emitują promieniowanie poruszając się wzdłuż zakrzywionych linii sił pola magnetycznego.

Obecnie trwają jednak prace nad poszukiwaniem emisji radiowej z pulsarów gamma. Do tej pory przeglądy radiowe nie były wykonywane z dostateczną czułością na całym niebie.

Przeanalizowano również emisję gamma z 8 pulsarów milsekudnowych. Obiekty takie pobierają materię z towarzyszącej im gwiazdy, co znacznie zwiększa szybkość ich obrotów. Dzięki temu ich aktywność jest podobna do nowo powstałych pulsarów o szybkiej rotacji (szybkość rotacji pulsarów spada z czasem a ich aktywność maleje). Przed misją nie było jasne, czy pulsary milisekundowe mogą emitować promieniowanie gamma. Zostało ono jednak wykryte. Zebrane dane pokazują też, ze mechanizm jego emisji jest podobny jak w przypadku zwykłych pulsarów.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/pulsar_passel.html
http://astronomynow.com/news/n0907/03pulsar/

[Scorus]

Zakończył się już pierwszy rok pracy satelity Fermi. W tym czasie satelita wykonał przegląd nieba w zakresie promieniowania gamma z bezprecedensową rozdzielczością i czułością.

W tym okresie Fermi wykrył ponad 1000 źródeł promieniowania gamma. Wykonane przez niego obserwacji pozwoliły też na testy teorii względności.

Część alternatywnych względem teorii względności modeli grawitacji przewiduje, że fotony promieniowania gamma o bardzo wysokich energiach powinny poruszać się w próżni z szybkościami mniejszymi niż fotony o niższych energiach. Łamałoby to zasadę mówiącą, że promieniowanie elektromagnetyczne o wszystkich energiach porusza się w próżni z szybkością światła c.

10 maja 2009r Fermi i inne satelity wykryły rozbłysk gamma GRB 090510. Należał on do podklasy krótkich błysków gamma. Powstają one najprawdopodobniej podczas zderzeń gwiazd neutronowych. Obserwacje naziemne pozwoliły na stwierdzenie, że rozbłysk zaszedł w galaktyce położonej w odległości 7.3 miliarda lat świetlnych. Teleskop LAT satelity Fermi obserwował emisję gamma przez 2.1 sekundy. Była ona rejestrowana w 2 przedziałach energetycznych, różniących się energiami milion razy. Fotony w obu przedziałach podróżowały przez ponad 7 miliardów lat, jednak w obu przypadkach zostały zarejestrowane w przedziale czasowym rzędu 9/10 sekundy. Pozwala to na wykluczenie większości alternatywnych modeli grawitacji przechodzących duże różnice w szybkości poruszania się fotonów. Można powiedzieć z bardzo wysokim prawdopodobieństwem, że poruszały się one z dokładnie tą samą szybkością.

W okresie roku monitor rozbłysków gamma GBM zaobserwował niskoenergetyczne promieniowanie gamma z ponad 250 rozbłysków gamma. LAT obserwował też 12 z tych rozbłysków w zakresie energii wysokich. W przypadku rozbłysku GRB 090510 zaobserwowano najszybszy ruch materii. Z obszaru eksplozji materia została wyrzucona z szybkością wynoszącą 99.99995% szybkości światła. W przypadku innego rozbłysku - GRB 090902B zarejestrowano promieniowanie gamma o najwyższej energii, wynoszącej 33.4 miliardów eletronowltów. Rozbłysk ten został zarejestrowany we wrześniu 2009r. Natomiast rozbłysk GRB 080916C z 2008r uwolnił najwyższą energię całkowitą, szacowaną na odpowiednik 9000 eksplozji typowych supernowych.

Ciągłe skanowanie nieba za pomocą LAT dostarcza coraz dokładniejszego obrazu nieba w zakresie promieniowania gamma. W okresie roku zaobserwowano 5 razy więcej stałych źródeł promieniowania gamma niż znano wcześniej. Tylko połowa z nich została skorelowana z obiektami obserwowanymi w innych zakresach.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/first_year.html

[Scorus]

Obserwacje wykonane za pomocą instrumentu LAT satelity Fermi oraz systemu teleskopów VERITAS (Very Energetic Radiation Imaging Telescope Array System) w Arizonie pozwoliły na wykrycie promieniowania gamma z galaktyk o wysokiej aktywności gwiazdotwórczej oraz obszaru gwiazdotwórczego w Wielkim Obłoku Magellana. Dostarcza to nowych informacji na temat pochodzenia cząstek promieniowania kosmicznego.

Do tej pory nie udawało się zarejestrować promieniowania gamma z galaktyk innych niż blazary. Obecnie obserwacje wykonane za pomocą satelity Fermi pozwoliły na wykrycie emisji gamma z mgławicy 30 Doradus w Wielkim Obłoku Magellana. W jej obrębie powstaje więcej gwiazd niż w podobnych mgławicach w Drodze Mlecznej. Promieniowanie gamma powstaje na skutek oddziaływań cząstek promieniowania kosmicznego z gazem międzygwiazdowym oraz fotonami emitowanymi przez gwiazdy. W obrębie 30 Doradus rozproszona emisja gamma obejmuje tylko rejon świecącego w zakresie optycznym gazu. Nie rozciąga się dalej w obrębie galaktyki. Wskazuje to, że źródłem promieniowania gamma jest sam rejon gwiazdotwórczy. Promienie kosmiczne muszą być przyspieszane w jego obrębie, najprawdopodobniej podczas eksplozji masywnych gwiazd powstających w dużych ilościach. Cząstki te nie opuszczają obłoku za sprawą obecnego w nim silnego pola magnetycznego.

Fermi wykrył też promieniowanie gamma z galaktyk o wysokiej aktywności gwiazdotwórczej M82 i NGC 253. Promieniowanie w zakresie energii wyższych zostało też wykryte za pomocą VERITAS. M82 jest położona w odległości 12 milionów lat świetlnych w gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy. W jej obszarze centralnym gwiazdy powstają w 10 razy większych ilościach niż w Drodze Mlecznej.

Obserwacje promieniowania gamma z galaktyk innych niż Droga Mleczna pozwalają na badania procesów fizycznych w nich zachodzących. Badania takie pomagają w zrozumieniu procesów przyspieszania cząstek promieniowania kosmicznego.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/star_factories.html

[Scorus]

Obserwacje wykonane za pomocą satelity Fermi ujawniły znaczne pojaśnienie blazara 3C 454.3, który stał się najjaśniejszym źródłem promieniowania gamma na niebie.

Blazar 3C 454.3 jest zlokalizowany w odległości 7.2 miliarda lat świetlnych w gwiazdozbiorze Pegaza. Jest nietypowy nawet jak na galaktykę aktywną. Jego niespodziewane pojaśnienia są wywoływane przez zmiany zachodzące w dżetach supermanwynej czarne dziury. Ich natura nie jest jednak wyjaśniona.

Zwykle najjaśniejszym źródłem gamma na sferze niebieskiej jest pulsar Vela położony w odległości tylko 1000 lat świetlnych. Jednak ostatni rozbłysk 3C 454.3 sprawił, że jego jasność w zakresie promieniowania gamma dwukrotnie przekroczyła jasność pulsara Vela mimo, że jest on położony milion razy dalej.

3C 454.3 wykazuje też rozbłyski w zakresie radiowym i optycznym, ale są one mniej intensywne. W zakresie światła czerwonego jasność blazara wzrosła 2.5 razy. Osiągnął on jasność 13.7 magnitudo. Stał się też dużo jasny w zakresie wysokich częstotliwości radiowych.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/brightest-blazar.html

[Scorus]

Satelita Fermi dokonał pierwszej jednoznacznej detekcji promieniowania gamma z układu podwójnego Cygnus X-3. Jest to tzw mikrokwazar. W jego skład wchodzi gorąca gwiazda oraz zwarty obiekt (czarna dziura lub gwiazda neutronowa) posiadający dżety radiowe w których materia porusza się z szybkością około polowy szybkości światła. Tym samym imituje zachowanie kwazarów w jądrach odległych galaktyk.

Głównym składnik układu jest gorąca gwiazda  Wolfa-Rayeta. Temperatura jej atmosfery  jest około 17 razy większa od temperatury atmosfery Słońca, dzięki czemu wytwarza ona bardzo intensywny wiatr gwiazdowy. Szacuje się, że gwiazdy tego typu w ciągu 100 000 lat tracą przez to masę zbliżoną do masy Słońca. Zwarty obiekt posiadający dysk akrecyjny okrąża gwiazdę z okresem 4.8 godziny. Najprawdopodobniej jest to czarna dziura, ale nie można wykluczyć gwiazdy neutronowej.

Cygnus X-3 jest bardzo typowym mikrokwazarem. Do kwazarów upodabnia go silna emisja w szerokim zakresie spektralnym i szybkie zmiany jasności. Został wykryty w 1966r jako jedno z najjaśniejszych źródeł promieniowania rentgenowskiego  na niebie. Był też jednym z pierwszych kandydatów na źródło gamma. Jednak do wykrycia emisji gamma pochodzącej z tego obiektu potrzebne były czulsze detektory. Umożliwił to dopiero teleskop LAT satelity Fermi.

Fermi jednoznacznie wykrył emisję gamma z Cygnus X-3. Jej jasność zmieniała się z okresem 4.8 godziny, co odpowiada okresowi obiegu obiektu zwartego. Najjaśniejsza emisja z dysku akrecyjnego występuje, gdy obiekt znajduje się na dalszej w stosunku do obserwatora części orbity. Wskazuje to, że emisja powstaje podczas oddziaływań pomiędzy szybkimi elektronami występującymi nad i pod dyskiem z silnym promieniowaniem ultrafioletowym gwiazdy. Gdy fotony UV zderzają się z szybkimi elektronami, przejmują część energii i stają się fotonami gamma. Efekt ten dla obserwatora jest najwyraźniejszy gdy elektrony poruszają się w kierunku Ziemi, a to występuje gdy dysk znajduje się na dalszej części orbity wokół gwiazdy.

Pomiędzy 11 października a 20 grudnia 2008r i między 8 czerwca a 2 sierpnia 2008r Cygnus X-3 był wyjątkowo aktywny. W tym czasie udało się stwierdzić, że wzrost jasności w zakresie gamma poprzedzał o około 5 dni pojaśnienie dżetów w zakresie radiowym. Wskazuje to, że zjawiska te są powiązane.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/fermi-cygnus.html

[Scorus]

Dzięki badaniom radiowym niezidentyfikowanych źródeł promieniowania gamma wykrytych przez satelitę Fermi stwierdzono, że 17 z nich to pulsary milisekundowe. Znacznie powiększyło to liczbę znanych obiektów tego typu w naszej Galaktyce. Ich dalsze obserwacje mogą być pomocne w próbach detekcji fal grawitacyjnych.

Pierwszy pulsar milisekundowy został wykryty 28 lat temu. Od tej pory przeglądy całego nieba w zakresie radiowym pozwoliły na wyszukanie tylko 60 takich obiektów. Dzięki namierzeniu emisji gamma Fermi pozwolił na wykonanie dokładniejszych obserwacji określonych fragmentów nieba i odnalezienie dalszych pulsarów tego typu.

Obserwacje radiowe były prowadzone za pomocą 5 instalacji - National Radio Astronomy Observatory w USA, Robert C. Byrd Green Bank Telescope w USA, Parkes Observatory w Australii, Nancay Radio Telescope we Francji, Effelsberg Radio Telescope w Niemczech i Arecibo  w Puerto Rico. Badano 100 źródeł. Do tej pory wyszukano 17 pulsarów, ale analizy danych są wciąż w toku. Poprzednie przeglądy pozwalały na znalezienie takiej ich ilości w ciągu dekady.

Część ze znalezionych pulsarów z czasem doprowadzi do zniszczenia gwiazd z którymi tworzą układy podwójne. Zdzierając z nich materię mogą zmniejszyć ich masę do poziomu tylko kilkudziesięciu mas Jowisza. Odnalezione obecnie pulsary tego typu podwoiły liczbę takich układów wykrytych w Drodze Mlecznej. Dalsze ich badania pozwolą na lepsze zrozumienie ewolucji takich układów.

Częstotliwość pulsów pulsarów milisekundowych jest bardzo stabilna w skali poniżej mikrosekundy, dzięki czemu są porównywalne do najdokładniejszych zegarów atomowych. Precyzyjny monitoring zmian w czasie pulsacji pulsarów milisekundowych rozłożonych na całym niebie może pozwolić na pierwszą bezpośrednią detekcję tła fal grawitacyjnych.

http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/news/galactic-gps.html

[Matias]

Szumny temat ostatnich kilkudziesięciu godzin :

Teleskop Fermi odkrywa nieznane struktury w Drodze Mlecznej

"Należący do NASA satelita Fermi, będący orbitalnym obserwatorium gamma, odkrył nieznane wcześniej źródła tego promieniowania, leżące ponad i poniżej dysku Drogi Mlecznej. Te potężne struktury rozciągają się na przestrzeni 50 tysięcy lat świetlnych i mogą być pozostałościami po procesach związanych z supermasywną czarną dziurą, znajdującą się w centrum naszej Galaktyki.

Zarejestrowane dane wskazują na obecność dwóch bliźniaczych "bąbli" promieniowania gamma, które sięgają do 25 tysięcy lat świetlnych od płaszczyzny naszej Galaktyki. Ich pochodzenie i natura nie jest znana. Wiadomo jednak, że struktury te zajmują niemal połowę widocznego nieba, poczynając od konstelacji Panny na gwiazdozbiorze Żurawia kończąc i mogą posiadać wiek liczony w milionach lat.

Zespół naukowców, który dokonał odkrycia wykorzystał publicznie dostępne dane, zebrane za pośrednictwem teleskopu LAT satelity Fermi. LAT, lub Large Area Telescope, jest najbardziej czułym detektorem promieniowania gamma jaki został do tej pory wyniesiony w przestrzeń kosmiczną. Umożliwia również wykonywanie obrazów w tym wysokoenergetycznym zakresie promieniowania z niezrównaną rozdzielczością.

Inni astronomowie, którzy także studiują kosmiczne promieniowanie gamma nie zarejestrowali tych tworów - prawdopodobnie przyczyniło się do tego zjawisko swoistej "mgły" promieniowania gamma, które wydaje się wypełniać całą przestrzeń nieba. Powodem jego występowania jest między innymi interakcja elektronów poruszających się z prędkościami bliskimi prędkości światła z fotonami oraz gazem, który wypełnia Drogę Mleczną. Jednym z efektów tej interakcji jest emisja kwantów promieniowania o wysokiej energii - czyli fotonów gamma.

Aby poradzić sobie z tymi niepożądanymi "zakłóceniami", zespół LAT wykorzystuje stale rozwijane modele matematyczne, które pomagają odkryć nowe, wcześniej niewidoczne obiekty (źródła promieniowania gamma), do tej pory ukryte w szumie detektora. Właśnie dzięki modelowaniu komputerowemu różnych możliwych "wariantów" występującej "mgły", zespołowi naukowców udało się wyizolować obraz "bąbli" z danych LAT.

Obecnie prace skupiają się na analizach, które być może umożliwią lepsze zrozumienie zaobserwowanego zjawiska i pozwolą na poznanie mechanizmu, który doprowadził do jego powstania. Emisje z tych bąbli posiadają znacznie wyższe energie niż promieniowanie gamma rejestrowane w innych częściach Drogi Mlecznej. Struktury te wydają się również posiadać wyraźnie zaznaczone brzegi. Odkryta forma bąbli może sugerować, że jest to rezultat działania jakiegoś zjawiska, które w gwałtowny sposób uwolniło potężną ilość energii. Jego źródło pozostaje jednak tajemnicą.

Jedną z możliwości jest dżet materii pochodzącej z supermasywnej czarnej dziury, znajdującej się w centrum naszej Galaktyki. W wielu innych, podobnych galaktykach naukowcy rejestrują istnienie potężnych i szybkich dżetów, zasilanych przez materię spływającą na czarną dziurę znajdującą się w ich centrach. Choć obecnie nie ma dowodów mogących świadczyć o istnieniu takiego dżetu w Drodze Mlecznej, to jednak niewykluczone, że istniał on w przeszłości. Bąble mogły uformować się także jako rezultat wypływu gazu w trakcie wzmożonego procesu formowania się gwiazd - być może tego, który jest odpowiedzialny za powstanie wielu masywnych gromad gwiazd w centrum naszej galaktyki, co miało miejsce jeszcze kilka milionów lat temu.

Pierwsze, niepewne świadectwo istnienia nowych tworów pojawiło się w trakcie realizacji misji satelity naukowego Roentgen, prowadzącego badania w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Dane pochodzące z jego instrumentów badawczych wskazywały na obecność krawędzi obu bąbli w pobliżu środka galaktyki. Także należąca do NASA sonda WMAP (Wilkinson Microwave-Anisotropy Probe) wykryła wzrost promieniowania radiowego z pozycji odpowiadającej obu bąblom promieniowania gamma.

Fermi potrzebuje około trzech godzin do wykonania przeglądu całego nieba - opublikowany obraz przedstawiający nowo odkryte twory powstał dzięki zebraniu danych z dwóch lat.

Odkrycia dokonał zespół pod kierownictwem Douga Finkbeinera, astronoma z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, który także jako pierwszy rozpoznał nowe struktury. Praca naukowa dotycząca odkrycia zostanie opublikowana w czasopiśmie The Astrophysical Journal."

Źródło - kosmonauta.net

Mój drobny komentarz - czy jeśli z supermasywnej czarnej dziury z naszej Drogi Mlecznej kiedyś wyrzucane były dżety materii, to nie powinniśmy widzieć po nich teraz jakichś śladów? Z drugiej strony ta druga teoria tłumacząca genezę bąbli , a więc wypływ gazu w trakcie formowania się gromad, jakoś mnie nie przekonuje. Byłoby to zjawisko naprawdę na wielką skalę..

Załącznik1: Obraz uzyskany dzięki danym zebranym przez obserwatorium orbitalne gamma - satelitę Fermi - ukazujące bąble promieniowania gamma.
Załącznik2: Ilustracja przedstawiająca nowo odkryte bąble promieniowania gamma; kolorem niebieskim oznaczono dane uzyskane przez misję satelity ROSAT; kolorem różowym pochodzące z satelity Fermi.
Załącznik3: Bąble promieniowania gamma posiadają bardzo wysokie energie oraz wyraźnie zdefiniowane brzegi; w obu przypadkach ich sygnatury wyraźnie odcinają się od 'mgły' gamma.