Medan Fermi-rymdteleskopet har kartlagt gammastrålhimlen med en aldrig tidigare skådad upplösning och känslighet, har det nu kunnat göra en mätning som har gett sällsynta experimentella bevis om rymdens och tidens struktur, förenad som rymdtid. Einsteins relativitetsteori säger att all elektromagnetisk strålning rör sig genom ett vakuum med samma hastighet. Fermi upptäckte två gammastrålfotoner som varierade mycket i energi; men även efter att ha rest 7 miljarder år anlände de två olika fotonerna nästan samtidigt.
Den 10 maj 2009 upptäckte Fermi och andra satelliter en så kallad kort gammastrålbrast, benämnd GRB 090510. Astronomer tror att denna typ av explosion inträffar när neutronstjärnor kolliderar. Markbaserade studier visar att händelsen ägde rum i en galax 7,3 miljarder ljusår bort. Av de många gammastrålfoton som Fermis LAT upptäckte från 2,1-sekunders burst, hade två energier som skiljer sig åt en miljon gånger. Men efter att ha åkt omkring sju miljarder år anlände paret bara nio tiondelar av en sekund från varandra.
"Denna mätning eliminerar alla tillvägagångssätt för en ny tyngdkraftteori som förutsäger en stark energiberoende förändring i ljusets hastighet," sade Michelson. ”Till en del av 100 miljoner miljarder reste dessa två fotoner med samma hastighet. Einstein styr fortfarande. ”
"Fysiker skulle vilja ersätta Einsteins tyngdkraftsvision - vilket uttrycks i hans relativitetsteorier - med något som hanterar alla grundläggande krafter," sade Peter Michelson, huvudutredare för Fermis Large Area Telescope, eller LAT, vid Stanford University i Palo Alto, Calif "Det finns många idéer, men få sätt att testa dem."
Många tillvägagångssätt för nya teorier om tyngdekraften föreställer rymdtid som att ha en skiftande, skummande struktur på fysiska skalor biljoner gånger mindre än en elektron. Vissa modeller förutspår att den skummiga aspekten av rymdtid kommer att orsaka gammastrålar med högre energi att röra sig något långsammare än fotoner med lägre energi.
GRB 090510 visade de snabbast observerade rörelserna, med utkastat material som rör sig med 99.99995 procent av ljushastigheten. Den högsta energigamstrålen som hittills har sett från en bristning - 33,4 miljarder elektronvolt eller cirka 13 miljarder gånger synligt ljus - kom från september GRB 090902B. Förra årets GRB 080916C producerade den största totala energin, motsvarande 9 000 typiska supernovaer.
Huvudbildtexter: I denna illustration bär en foton (lila) en miljon gånger energin från en annan (gul). Vissa teoretiker förutspår reseförseningar för fotoner med högre energi, som samverkar starkare med den föreslagna skummiga naturen i rymdtid. Ändå visar Fermi-data om två fotoner från en gammastrålningsbrist inte denna effekt. Animeringen nedan visar den försening som forskarna hade förväntat sig observera. Kredit: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Källa: NASA
