Há muito mais para o cosmos do que aparenta. Cerca de 80 por cento da matéria do universo é invisível aos telescópios, mas sua influência gravitacional se manifesta nas velocidades orbitais das estrelas em torno das galáxias e nos movimentos de aglomerados de galáxias. No entanto, apesar de décadas de esforço, ninguém sabe o que esta "matéria escura" realmente é. Muitos cientistas acham que é provável que o mistério será resolvido com a descoberta de novos tipos de partículas subatômicas, tipos necessariamente diferentes daqueles átomos que compõem da matéria comum ao redor de nós. A pesquisa para detectar e identificar essas partículas está em andamento em experimentos, tanto ao redor do mundo e acima dela. Os cientistas que trabalham com dados do Telescópio Espacial Fermi Gamma-ray têm procurado sinais de algumas destas partículas hipotéticas por zerar dentro em 10 de pequenas, fracas galáxias que orbitam a nossa. Apesar de nenhum sinal de ter sido detectado, uma técnica de análise de romance aplicada a dois anos de dados do telescópio do observatório de Grande Área (LAT) foi essencialmente eliminando os candidatos de partículas, pela primeira vez.
Ninguém sabe o que é a matéria escura, mas que constitui 80 por cento da matéria em nosso universo . Ao estudar galáxias anãs - numerosos sistemas de satélites que orbitam a nossa galáxia, a Via Láctea - Fermi, da NASA Telescópio Espacial de Raios Gama produziu alguns dos mais fortes limites ainda sobre a natureza das partículas hipotéticas suspeitos de fazer a matéria escura . (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center) > Baixe este vídeo em formatos de qualidade de transmissão do Studio NASA Goddard Visualização Científica "Com efeito, a análise de Fermi LAT comprime a caixa teórico em que estas partículas podem esconder", disse Jennifer Siegal-Gaskins, um físico do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena, Califórnia, e membro da Colaboração LAT Fermi. Hoje cedo, ela discutiu os últimos resultados de pesquisas espaciais de matéria escura em uma conversa convidada em um encontro da American Physical Society (APS) em Atlanta, Geórgia WIMPs, ou fraca interação das partículas maciças, representam uma classe favorecida de partículas de matéria escura candidatas. Alguns WIMPs pode aniquilar mutuamente quando seus pares podem interagir, um processo deve produzir raios gama - a forma mais energética de luz - que o LAT é projetado para detectar. "Um dos melhores lugares para se olhar para estes fracos raios gama sinais é em galáxias anãs esferoidais, pequenos satélites de nossa galáxia, a Via Láctea que conhecemos possuem grandes quantidades de matéria escura, "Siegal-Gaskins explicou. "Do ponto de vista astrofísico, são sistemas totalmente chato, com pouco gás ou formação de estrelas e não tem objetos, como pulsares ou restos de supernovas que emitem raios gama."Além disso, muitas anãs se encontram longe do plano da nossa galáxia, que produz um banda larga de emissão de raios gama difusa que se estende por todo o céu. Seleção de galáxias anãs apenas a grandes distâncias neste plano ajuda a minimizar a interferência da Via Láctea. |
Esta galáxia anã esferoidal na constelação de Fornax é um satélite da nossa Via Láctea e é uma das 10 utilizadas na busca de Fermi matéria escura. Os movimentos de estrelas da galáxia indicam que ela está inserida em um halo enorme de matéria que não pode ser visto. (Crédito: ESO / Digital Sky Survey 2)
A equipe analisou dois anos de LAT-detectados raios gama com energias na faixa de 200 milhões para 100 bilhões de elétron-volts (GeV) de 10 das cerca de duas dezenas de anãs galáxias conhecidas para a órbita da Via Láctea. Em vez de analisar os resultados de cada galáxia, separadamente, os cientistas desenvolveram uma técnica estatística - que eles chamam de uma "análise de probabilidade conjunta" - que avalia todas as galáxias ao mesmo tempo sem mesclar os dados em conjunto. Nenhum sinal de raios-gama consistente com as aniquilações esperadas a partir de quatro tipos diferentes de partículas geralmente considerada como WIMP foi encontrado. Pela primeira vez, os resultados mostram que WIMP nos candidatos dentro de um intervalo específico de massas e as taxas de interacção não pode ser matéria escura.Um artigo sobre estes resultados apareceram no 09 de dezembro de 2011, edição da Physical Review Letters. "O fato de que olhamos para 10 galáxias anãs não em conjunto só aumenta as estatísticas, mas também torna a análise muito menos sensível às flutuações do de raios gama de fundo e às incertezas no modo como a matéria escura pode ser distribuída em torno dos anões ", disse Maja Garde Llena, um estudante graduado na Universidade de Estocolmo, na Suécia e um co-autor do estudo. Para todas as propriedades dadas de uma escuro partícula de matéria ,e a distribuição das partículas tem um impacto significativo sobre o esperado sinal de raios gama, uma ruga, que muitas vezes é tratada inadequadamente, se de todo, em estudos anteriores. Os movimentos de estrelas em galáxias anão traça o perfil da massa halo de matéria escura em que está incorporado, mas essas pequenas galáxias, muitas vezes têm muito poucos estrelas para controlar. O resultado é incerteza na forma de matéria escura é distribuído ao longo da linha de visão para a anã, que afecta o fluxo esperado de raios gama detectados pelo LAT. Ao abordar as incertezas nos perfis dos anões de matéria escura, os resultados da equipe LAT estão entre os mais precisos. "Um elemento importante deste trabalho é que fomos capazes de tomar as incertezas estatísticas de um estudo atualizado dos movimentos anãs estelares e fator que na análise de dados LAT ", disse Johann Cohen-Tanugi, um físico do Laboratório do Universo e Partículas da Universidade de Montpellier 2 na França e um membro da equipe de pesquisa. "Este tratamento constitui um passo significativo para a frente, e nós Esperamos que futuros estudos poderão seguir o nosso exemplo ", observou o co-autor Jan Conrad, um professor de física na Universidade de Estocolmo.
A equipe analisou dois anos de LAT-detectados raios gama com energias na faixa de 200 milhões para 100 bilhões de elétron-volts (GeV) de 10 das cerca de duas dezenas de anãs galáxias conhecidas para a órbita da Via Láctea. Em vez de analisar os resultados de cada galáxia, separadamente, os cientistas desenvolveram uma técnica estatística - que eles chamam de uma "análise de probabilidade conjunta" - que avalia todas as galáxias ao mesmo tempo sem mesclar os dados em conjunto. Nenhum sinal de raios-gama consistente com as aniquilações esperadas a partir de quatro tipos diferentes de partículas geralmente considerada como WIMP foi encontrado. Pela primeira vez, os resultados mostram que WIMP nos candidatos dentro de um intervalo específico de massas e as taxas de interacção não pode ser matéria escura.Um artigo sobre estes resultados apareceram no 09 de dezembro de 2011, edição da Physical Review Letters. "O fato de que olhamos para 10 galáxias anãs não em conjunto só aumenta as estatísticas, mas também torna a análise muito menos sensível às flutuações do de raios gama de fundo e às incertezas no modo como a matéria escura pode ser distribuída em torno dos anões ", disse Maja Garde Llena, um estudante graduado na Universidade de Estocolmo, na Suécia e um co-autor do estudo. Para todas as propriedades dadas de uma escuro partícula de matéria ,e a distribuição das partículas tem um impacto significativo sobre o esperado sinal de raios gama, uma ruga, que muitas vezes é tratada inadequadamente, se de todo, em estudos anteriores. Os movimentos de estrelas em galáxias anão traça o perfil da massa halo de matéria escura em que está incorporado, mas essas pequenas galáxias, muitas vezes têm muito poucos estrelas para controlar. O resultado é incerteza na forma de matéria escura é distribuído ao longo da linha de visão para a anã, que afecta o fluxo esperado de raios gama detectados pelo LAT. Ao abordar as incertezas nos perfis dos anões de matéria escura, os resultados da equipe LAT estão entre os mais precisos. "Um elemento importante deste trabalho é que fomos capazes de tomar as incertezas estatísticas de um estudo atualizado dos movimentos anãs estelares e fator que na análise de dados LAT ", disse Johann Cohen-Tanugi, um físico do Laboratório do Universo e Partículas da Universidade de Montpellier 2 na França e um membro da equipe de pesquisa. "Este tratamento constitui um passo significativo para a frente, e nós Esperamos que futuros estudos poderão seguir o nosso exemplo ", observou o co-autor Jan Conrad, um professor de física na Universidade de Estocolmo.
Telescópio Fermi de Grande Área (LAT) é o principal instrumento da sonda científica. Esta animação mostra um raio gama (púrpura) entrando na LAT, onde é convertido em um electrão (vermelho) e um de positrões (azul). Os caminhos das partículas apontar de volta para a fonte de raios gama. Os mapas LAT todo o céu a cada três horas. (Crédito: NASA Goddard Space Flight Center) > Baixe este vídeo em formatos de qualidade de transmissão do Studio NASA Goddard Visualização Científica |
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