Fermi-satelliten firar tio år i rymden 

Har förändrat vår syn på universum

NYHET

Publicerad 2018-06-11

Onsdagen den 11 juni 2008 klockan 18:05 svensk tid tändes motorerna på den Delta II-raket som lyfte satelliten GLAST upp i rymden. Idag, tio år senare, har satelliten inte bara bytt namn till Fermi utan också revolutionerat vår syn på universum.

De två instrumenten på satelliten mäter röntgen- och gammastrålning, som har upp till flera miljoner gånger mer energi än synligt ljus. Denna strålning är kopplad till några av de mest spektakulära fenomen i rymden. 

– Resultaten från Fermi-satelliten berör nästan alla delar av astronomin. Från vår egen sol till de mest avlägsna galaxerna. Svenska forskare arbetar i huvudsak inom tre områden: svarta hål, spektakulära stjärnexplosioner och den osynliga massan som fått namnet mörk materia. Genom att analysera strålningen Fermi mäter får vi bättre förståelse för hur dessa fenomen fungerar, men kan också testa några av fysikens mest fundamentala teorier, säger Magnus Axelsson, astronom vid Stockholms universitet. 

Projektet leds av NASA, och bakom står ett stort internationellt forskarlag. Där ingår bland andra KTH och just Stockholms universitet.

Under sina tio år i rymden har Fermi-satelliten detekterat gammastrålning från ett par tusen galaxer, de flesta på mycket stora avstånd i universum. Observationerna tyder på att strålningen uppstår då laddade partiklar (till exempel elektroner eller protoner) accelereras till höga hastigheter i magnetfält kring roterande, svarta hål vars massa kan vara så stor som en miljard gånger solens. 

– De flesta galaxer, inklusive vår egen Vintergata, tros ha denna typ av svarta hål i sin mitt, säger Stefan Larsson, astronom vid KTH och Högskolan Dalarna. 

Genom att analysera hur strålningen varierar över tiden har det svenska Fermi-teamet bland annat funnit belägg för att en av galaxerna har två svarta hål som kretsar kring varandra med en period om två år. Man har också för första gången upptäckt en gravitationslins med gammastrålning. 

En gravitationslins är en effekt som förutspås av Einsteins allmänna relativitetsteori: ljus som passerar nära en galax böjs runt den, och galaxen fungerar alltså som ett slags lins. Detta gör att om ett annat objekt, i detta fall en annan galax, ligger bakom så når gammastrålningen oss längs två olika vägar. Vägarna som ljuset tar är olika långa, vilket leder till att den ena bilden är elva dagar fördröjd jämfört med den andra. De olika studierna syftar till att bättre förstå fysikaliska processer i starka gravitationsfält kring svarta hål.

Ett annat forskningsområde där Fermi har betytt enormt mycket är gammablixtar - kraftfulla kosmiska explosioner som tros uppstå då snabbt roterande, tunga stjärnor kollapsar till svarta hål, eller när två neutronstjärnor smälter samman. Fermi har observerat äver 2 300 gammablixtar, vilket är fler än någon annan satellit. 

– Resultaten från Fermi har ökat vår förståelse av hur den kraftiga strålningen uppkommer. Explosionen ger upphov till ett eldklot som expanderar med en hastighet nära ljusets, och strålningen i huvudsak uppkommer nära ytan av detta, säger Felix Ryde, professor i fysik vid KTH.

Men resultaten slutar inte där. Fermi-observationer av gammablixtar visar att ljusets hastighet genom rymden är densamma oavsett ljusets energi, en viktig del i Einsteins relativitetsteori. 

– Den 17 augusti 2017 kunde också strålningen från en gammablixt knytas till den gravitationsvåg som detekterades någon sekund före av Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Detta var första gången någonsin som elektromagnetisk strålning observerats från en gravitationsvåg. Upptäckten har blivit enormt uppmärksammad, och visar återigen hur Fermis mätningar hjälper oss att testa våra mest grundläggande teorier, säger Felix Ryde.

Idag vet forskarna att mer än 80 procent av materian i Universum består av en okänd typ av partiklar. Eftersom partiklarna inte ger ifrån sig något ljus, så kallas denna nya typ av materia för den mörka materian. 

– Om vi har tur så kan mörka materians partiklar förinta varandra och ger då upphov till gammastrålning som vi kan mäta med Fermi, säger Jan Conrad, professor i astropartikelfysik vid Stockholms universitet. 

Fermi är speciellt bra på att kartlägga himlen i gammastrålning och eftersom mörka materian bör finnas överallt, kan Fermi nå enorm känslighet i jakten på mörka materians partiklar. 

– Vi tror det skall finnas extra mycket mörk materia i små galaxer som ligger nära oss. Med hjälp av en klurig statistisk metod lade vi ihop signalen från 25 av dessa, och kunde därmed testa partiklar som många verkligen trodde skulle vara mörka materian. Ett genombrott eftersom inget annat teleskop har kunnat nå en sådan känslighet tidigare. Tyvärr har mörka materians partiklar inte visat sig ännu, men med Fermis hjälp vet vi nu mycket bättre var man skall leta. fortsätter Jan Conrad.

Trots att satelliten kretsat kring Jorden i 10 år (cirka 55 000 varv), fortsätter upptäckterna att komma. 

– Rymden är en väldigt tuff miljö, och för en satellit är tio år en aktningsvärd ålder. Men Fermi har visat sig otroligt robust. Den har - med några sekunders marginal - undvikit kollision med en uttjänt spionsatellit, och lyckats hålla sig aktiv hela 99 procent av tiden. Detta är en enormt hög siffra. Allting talar för att satelliten fortsätter sitt viktiga arbete i många år framöver, säger Magnus Axelsson.

Han fortsätter att berätta att vid de höga energier som Fermis instrument mäter beter sig ljuset mer som en partikel än som ljus i en viss våglängd, och Fermi räknar varenda träff. 

– Vi är uppe i cirka 600 miljarder träffar vid det här laget. Vem vet vad vi får reda på när vi når 1 biljon?

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Magnus Axelsson (docent på Fysikum vid Stockholms universitet) på magnusa@fysik.su.se, Jan Conrad (professor på Fysikum, SU) på
conrad@fysik.su.se, Stefan Larsson (filosofie doktor vid KTH Fysik och Högskolan Dalarna) på slr@du.se eller Felix Ryde (professor på KTH Fysik) på fryde@kth.se

Till sidans topp