Gamma-Ray Space Telescope 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

Neutalino Annihilation Hadronische Jets Neutrale Pionen π° γ-Quanten ACHTUNG 2BILDER!!!!!

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 ACHTUNG 2 BILDER

Neues Experiment Kritik Occam`s Racor Fehler in der Modellierung des Hintergrundes Systematischer Fehler in der Kalibrierung des Detektors Neues Experiment

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 GBM nochmal überarbeiten

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 ACHTUNG 2 BILDER

Wie entsteht ein Signal? γ tritt in LAT ein Paarbildung an Wolframfolie Spurdetekor kann Flugbahn des e+-e—Paares verfolgen Energiebestimmung im Kalorimeter Teilchen der Kosmischen Strahlung erzeugen Signal in ACDVeto

Vergleich: EGRET und 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 cm2 13000 cm² Point Source Sensitivity 5 10-8 cm-2 s-1 0.16 10-8 cm-2 s-1 Deadtime 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