Während das Fermi-Weltraumteleskop den Gammastrahlenhimmel mit beispielloser Auflösung und Empfindlichkeit kartiert hat, konnte es nun eine Messung durchführen, die seltene experimentelle Beweise für die Struktur von Raum und Zeit liefert, die als Raum-Zeit vereinheitlicht sind. Einsteins Relativitätstheorie besagt, dass sich alle elektromagnetische Strahlung mit der gleichen Geschwindigkeit durch ein Vakuum bewegt. Fermi entdeckte zwei Gammastrahlenphotonen, deren Energie stark variierte; Doch selbst nach 7 Milliarden Jahren kamen die beiden verschiedenen Photonen fast gleichzeitig an.
Am 10. Mai 2009 entdeckten Fermi und andere Satelliten einen sogenannten kurzen Gammastrahlenausbruch mit der Bezeichnung GRB 090510. Astronomen glauben, dass diese Art der Explosion auftritt, wenn Neutronensterne kollidieren. Bodenstudien zeigen, dass das Ereignis in einer 7,3 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie stattfand. Von den vielen Gammastrahlenphotonen, die Fermis LAT aus dem 2,1-Sekunden-Burst detektierte, besaßen zwei Energien, die sich millionenfach unterschieden. Nachdem das Paar sieben Milliarden Jahre gereist war, kam es im Abstand von nur neun Zehntelsekunden an.
"Diese Messung eliminiert jede Annäherung an eine neue Gravitationstheorie, die eine starke energieabhängige Änderung der Lichtgeschwindigkeit vorhersagt", sagte Michelson. „Zu einem Teil von 100 Millionen Milliarden bewegten sich diese beiden Photonen mit der gleichen Geschwindigkeit. Einstein regiert immer noch. “
"Physiker möchten Einsteins Vision der Schwerkraft - wie sie in seinen Relativitätstheorien zum Ausdruck kommt - durch etwas ersetzen, das alle fundamentalen Kräfte handhabt", sagte Peter Michelson, Hauptforscher von Fermis Large Area Telescope (LAT) an der Stanford University in Palo Alto, Kalifornien "Es gibt viele Ideen, aber nur wenige Möglichkeiten, sie zu testen."
Viele Ansätze für neue Theorien der Schwerkraft stellen Raum-Zeit mit einer sich verschiebenden, schaumigen Struktur auf physikalischen Skalen dar, die Billionen Mal kleiner als ein Elektron ist. Einige Modelle sagen voraus, dass der schaumige Aspekt der Raumzeit dazu führen wird, dass sich Gammastrahlen mit höherer Energie etwas langsamer bewegen als Photonen mit niedrigerer Energie.
GRB 090510 zeigte die schnellsten beobachteten Bewegungen, wobei sich ausgestoßene Materie mit 99,99995 Prozent der Lichtgeschwindigkeit bewegte. Der bisher energiereichste Gammastrahl eines Bursts - 33,4 Milliarden Elektronenvolt oder etwa das 13-Milliarden-fache der Energie des sichtbaren Lichts - stammte vom GRB 090902B im September. Der GRB 080916C des letzten Jahres produzierte die größte Gesamtenergie, was 9.000 typischen Supernovae entspricht.
Bildunterschrift: In dieser Abbildung trägt ein Photon (lila) die millionenfache Energie eines anderen (gelb). Einige Theoretiker sagen Reiseverzögerungen für Photonen mit höherer Energie voraus, die stärker mit der vorgeschlagenen schaumigen Natur der Raumzeit interagieren. Fermi-Daten von zwei Photonen aus einem Gammastrahlen-Burst zeigen diesen Effekt jedoch nicht. Die folgende Animation zeigt die Verzögerung, die Wissenschaftler erwartet hatten. Bildnachweis: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Quelle: NASA
