Εκτοξεύτηκε το νέο τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα GLAST

Πηγή: NewScientist, 11 Ιουνίου 2008

Ένας νέος δορυφόρος της NASA που μπορεί να ανιχνεύει ακτίνες-γ τέθηκε σε τροχιά την Τετάρτη 19.05 ώρα Ελλάδος. Θα παρατηρήσει το θάνατο των μεγάλων άστρων, θα εξετάσει τον ουρανό για εκπομπή ακτίνων-γ από άγνωστα αντικείμενα, ενώ ακόμη θα προσπαθήσει να καταλάβει τη φύση της μυστήριας σκοτεινής ύλης, που εισχωρεί σε όλο τον κόσμο.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο GLAST, των 700 εκατομμυρίων, μετά από μια πτήση 75 λεπτών μπήκε σε μια χαμηλού ύψους γήινη τροχιά. Και σε τρεις εβδομάδες θα αρχίσει να διαβιβάζει τα αρχικά στοιχεία.

Μεταφέρει ένα τηλεσκόπιο ακτίνων-γ πρωτοφανούς ευαισθησίας και ένα όργανο ελέγχου, που μπορούν να ανιχνεύσουν την ακτινοβολία από τα πιο βίαια κοσμικά γεγονότα, τις εκρήξεις ακτίνων-γ.

Η αποστολή αυτή θα κάνει την πρώτη λεπτομερή έρευνα στον ουρανό σε ένα, κατά μεγάλο μέρος, ανεξερεύνητο τμήμα του ενεργειακού φάσματος των ακτίνων γάμμα, τη μορφή της ακτινοβολίας με την πιο υψηλή ενέργεια.

Το τηλεσκόπιο είναι ευαίσθητο στις ακτίνες γάμμα με ενέργειες μεταξύ 20 MeV και 300 GeV. Το εύρος 10 έως 100 GeV είναι συνήθως αόρατο στα επίγεια τηλεσκόπια και είχε κακώς επιλεγεί από τον προκάτοχο του GLAST, το παρατηρητήριο ακτίνων γάμμα Compton.

Το φάσμα γύρω από τα 100 GeV προσφέρει τη δυνατότητα μιας ιδιαίτερα σημαντικής ανακάλυψης - την πιθανότητα να προσδιοριστεί η φύση της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη είναι μια αόρατη ουσία πολύ περισσότερη σε βάρος από τη συνηθισμένη ύλη στον κόσμο και μέχρι τώρα έχει ανιχνευθεί μόνο από τη βαρυτική της έλξη στη συνηθισμένη ύλη.

Η δημοφιλέστερη εξήγηση λέει ότι η σκοτεινή ύλη αποτελείται από εξωτικά στοιχειώδη σωματίδια που αλληλεπιδρούν σπάνια με τη συνηθισμένη ύλη. Έχει προταθεί ένα σύνολο τέτοιων ασθενώς αλληλεπιδρώντων σωματιδίων με μάζα (WIMP), όπως είναι το νετραλίνο και τα άξιον, αλλά τα πειράματα στη Γη έχουν αποτύχει μέχρι τώρα να επιβεβαιώσουν την ύπαρξή τους.

Τα WIMPs αναμένονται να εξαϋλώνονται και να απελευθερώνουν ακτίνες γάμμα όταν αλληλεπιδρούν μεταξύ τους. Όταν το παρατηρητήριο GLAST θα αρχίσει να λειτουργεί μπορεί να δει λάμψεις (φωτεινά σημεία), που θα οφείλονται σε συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης, διασκορπισμένων σε όλο το Γαλαξία. Τέτοιες συγκεντρώσεις της αόρατης ουσίας προβλέπονται από τη θεωρία, αλλά είναι ιδιαίτερα αβέβαιο εάν το GLAST θα είναι σε θέση να τις ανιχνεύσει.

Εξαρτάται από τι ακριβώς αποτελείται η σκοτεινή ύλη  - μερικά είδη WIMPs θα παρήγαγαν ένα ισχυρότερο σήμα από κάποια άλλα - και πόσο καλά μπορεί ο δορυφόρος GLAST να διακρίνει ένα σήμα σκοτεινής ύλης από άλλες πηγές ακτίνων-γ, όπως για παράδειγμα τα συντρίμμια από μια σουπερνόβα. Για περίπου τα μισά από τα είδη των σωματιδίων σκοτεινής ύλης, που οι θεωρητικοί προβλέπουν, το σήμα μπορεί να είναι πάρα πολύ αδύνατο για να διακριθεί από τις πιο εγκόσμιες πηγές ακτίνων-γ.

Εξάτμιση της μαύρης τρύπας

Ενώ η πιθανότητα να δει το τηλεσκόπιο την σκοτεινή ύλη είναι μικρή, το GLAST είναι αναγκασμένο να δώσει έναν πλούτο πληροφοριών για μερικά από τα βιαιότερα γεγονότα του Κόσμου. Αυτές οι λάμψεις των ακτίνων-γ μπορούν να έχουν περισσότερη ενέργεια σε ένα κλάσμα του δευτερολέπτου από ότι ο ήλιος σε όλη του τη ζωή.  Οι περισσότερες από τις λάμψεις ακτίνων-γ θεωρούνται πως προκύπτουν από την κατάρρευση των μεγάλων άστρων και από τις συγκρούσεις μεταξύ των άστρων νετρονίων, ενώ η προέλευση άλλων είναι ακόμα ένα μυστήριο.

Το όργανο ελέγχου των εκρήξεων του GLAST (GBM) είναι αρκετά ευαίσθητο για να ανιχνεύσει περίπου 200 εκρήξεις ακτίνων-γ κάθε χρόνο, διπλάσιος αριθμός από ότι μπορεί ο δορυφόρος Swift της NASA, ένα παρατηρητήριο εκρήξεων ακτίνων-γ που προωθήθηκε το 2004. Ο δορυφόρος GLAST μπορεί να δει ακτίνες γάμμα σε ένα πολύ ευρύτερο φάσμα ενεργειών από ότι το Swift, έτσι θα δώσει στους επιστήμονες μια πληρέστερη άποψη αυτών των γεγονότων.

Υπάρχει επίσης μια πολύ μικρή πιθανότητα ότι το GLAST θα μπορούσε να παρατηρήσει τις ακτίνες γάμμα από την έκρηξη μικροσκοπικών μαύρων οπών. Σύμφωνα με μερικές θεωρίες, αυτές οι μικροσκοπικές αρχέγονες μαύρες τρύπες θα είχαν σχηματιστεί στην βίαιη περίοδο της ίδιας της Μεγάλης Έκρηξη. Ανάλογα με πόση μάζα γεννήθηκαν, αυτοί θα μπορούν σήμερα να εξατμιστούν με εκρήξεις ακτίνων γάμμα, μέσω μιας διαδικασίας που λέγεται ακτινοβολία Hawking.