Am 11. Juni 2018 feierte das Fermi Gamma-ray Space Telescope der NASA ein Jahrzehnt der Beobachtungen im Gammastrahlenbereich (der energiereichsten Form von Licht im Universum) zur Erforschung von Schwarzen Löchern, Neutronensternen und anderen extremen kosmischen Objekten und Ereignissen.
„Fermis erste zehn Jahre haben zahlreiche wissenschaftliche Entdeckungen produziert, die unser Verständnis des Gammastrahlenuniversums revolutioniert haben“, sagte Paul Hertz, Direktor der Astrophysics Division am NASA-Hauptquartier in Washington.
Indem es den Himmel alle drei Stunden scannt, hat Fermis Hauptinstrument, das Large Area Telescope (LAT), mehr als 5.000 individuelle Gammastrahlenquellen beobachtet, darunter eine Explosion mit der Katalogbezeichnung GRB 130427A, den bisher stärksten registrierten Gammablitz.
Im Jahr 1949 vermutete Enrico Fermi (ein italienisch-amerikanischer Pionier der Hochenergiephysik und Nobelpreisträger, nach dem die Mission benannt wurde), dass kosmische Strahlen von Supernova-Schockwellen angetrieben werden könnten. Kosmische Strahlen sind Teilchen, die sich fast mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Im Jahr 2013 verwendete Fermis LAT Gammastrahlen, um zu beweisen, dass diese stellaren Überreste zumindest eine Quelle der schnellen Teilchen sind.
Fermis Himmelskarte, produziert vom LAT, hat zwei massereiche Strukturen offenbart, die sich oberhalb und unterhalb der Ebene der Milchstraßen-Galaxie ausdehnen. Diese beiden „Blasen“ erstrecken sich 50.000 Lichtjahre weit und wurden wahrscheinlich erst vor wenigen Millionen Jahren von dem supermassiven Schwarzen Loch im Zentrum der Galaxie erzeugt.
„Die Astronomie der Gammastrahlen ist die Wissenschaft der Extreme“, sagte Julie McEnery, die Fermi-Projektwissenschaftlerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland). „Extreme Gravitation, extreme Magnetfelder – Fermi hat ein Fenster zu einigen der interessantesten Vorgänge und Strukturen im Universum geöffnet.“
Der Gamma-ray Burst Monitor (GBM), Fermis zweites Instrument, kann zu jedem Zeitpunkt den gesamten Himmel sehen, ausgenommen den Teil, der von der Erde verdeckt wird. Das Weltraumobservatorium hat über 2.300 Gammablitze beobachtet, die hellsten Ereignisse im Universum. Gammablitze treten auf, wenn massereiche Sterne kollabieren, oder wenn Neutronensterne oder Schwarze Löcher verschmelzen und Teilchenjets mit annähernd Lichtgeschwindigkeit abstoßen. Innerhalb dieser Jets bewegen sich die Materieteilchen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und kollidieren miteinander, wobei Gammastrahlen emittiert werden.
Am 17. August 2017 registrierte Fermi einen Gammablitz von einer starken Explosion im Sternbild Hydra (Wasserschlange). Fast zur gleichen Zeit empfing das Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) der National Science Foundation Krümmungen der Raumzeit von demselben Ereignis, einer Verschmelzung zweier Neutronensterne. Dies war das erste Mal, dass Licht und Gravitationswellen von derselben Quelle registriert wurden. Wissenschaftler nutzten auch einen anderen von Fermi registrierten Gammablitz, um Einsteins Theorie zu bestätigen, laut der die Raumzeit flach ist. Der GBM empfing außerdem über 5.000 irdische Gammablitze in der Erdatmosphäre, die mit Gewitterstürmen in Zusammenhang stehen.
„Fermi hat unser Wissen über die Funktionsweise des Universums grundlegend verbessert“, sagte David Thompson, stellvertretender Fermi-Projektwissenschaftler am Goddard Space Flight Center. „Das Weltraumteleskop hat Belege für lange bestehende Theorien geliefert und die wissenschaftliche Gemeinschaft gezwungen, einige ihrer Vermutungen neu zu überdenken.“
Video-Link: https://youtu.be/a0sk9F0FIOw
Aber der Weltraum kann eine schwierige Arbeitsumgebung sein. Am 3. April 2012 wich Fermi mit einer Zündung seiner Stilllegungstriebwerke einer drohenden Kollision mit Cosmos 1805 aus, einem außer Betrieb befindlichen sowjetischen Spionagesatelliten aus dem Kalten Krieg.
Fermi erlitt seinen ersten Hardwarefehler am 16. März 2018, als sich eines seiner Solarzellensegel verklemmte. Das Fermi-Team entwickelte eine neue Beobachtungsstrategie, um das Problem mit dem defekten Solarzellensegel zu lösen, und beide Instrumente scannen weiterhin das Gammastrahlenuniversum.
„Das Fermi-Observatorium ist so flexibel, dass dieser Fehler nur geringe Auswirkungen auf die wissenschaftlichen Operationen hat“, sagte McEnery. „Fermi ist gut vorbereitet, um viele weitere Jahre zu arbeiten, und wir freuen uns auf viele neue Entdeckungen im Hochenergieuniversum.“
Das Fermi Gamma-ray Space Telescope ist eine Partnerschaft der Astrophysik und Teilchenphysik und wird vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland) betrieben. Fermi wurde in Zusammenarbeit mit dem US-Energieministerium entwickelt, mit wichtigen Beiträgen von akademischen Institutionen und Partnern in Frankreich, Deutschland, Italien, Japan, Schweden und den Vereinigten Staaten.
(THK)
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