gamma-ray space telescope andreas kornmayer 19.12.08

Gamma-Ray Space Telescope

Andreas Kornmayer 19.12.08

GliederungGeschichte der Gamma-AstronomieEGRET-Excess

Das NeutralinoNeutralino AnnihilationKosmologisches ModellInterpretationFolgen

Fermi ( Gamma Ray Space Telescope)GBMLATVergleich: EGRET und LAT

Aussichten

Geschichte der Gamma-Astronomie1950er: Vorhersagen über

Gammastrahlenemission unserer Galaxis

1962: Mit Ranger-3 wird die diffuse Gamma-Hintergrundstrahlung entdeckt

1967: Die Satelliten Vela 4a und b beobachten den ersten Gamma-Ray Burst

70er-90er:Diverse Teleskop, Ballon oder Satelliten gestützte Experimente

(COS-B, Whipple …)

Geschichte der Gamma-Astronomie1991: CGRO wird gestartet. An Bord:

BATSE – Burst And Transient Source Experiment

OSSE – Oriented Scintillation Spectrometer Experiment

COMPTEL – COMPton TELescope EGRET – Energetic Gamma Ray Experiment

Telescope

EGRET Daten

Dritter EGRET Katalog: 271 Punktquellen

Der EGRET-ExcessÜberschuss in allen

Himmelsrichtungen vorhanden

Beiträge zum Modell: Inverse

Comptonstreuung Bremsstrahlung Pionzerfall

Dunkle MaterieLösung für

Rotationskurven der Galaxien

Gesamtmasse des Universums

Überschuss der diffusen Gammastrahlung über1 GeV???

Supersymmetrie

Das Neutralino (χ)Linear Kombination von Photino, Zino und

HiggsinoAnnahmen:

MassivSchwach wechselwirkendNeutralSpin ½ Majorana Teilchen

Sein eigenes AntiteilchenKann mit sich selbst annihilieren

...

versumfrühen Uni Im

nnnnnePP

s

cm

Hn3

26102 v

v

out-Freeze

DichteRelikt

Neutalino Annihilation

Interpretation des ÜberschussesForm des Hintergrundes

aus Fixed-Target pp Kollisionen

Form der DMA aus Elektron-Positron-Vernichtung

2 Parameter Fit

WIMP-Masse ≤ 70 GeV Substruktur in

Galaktischer Ebene

Ringstruktur der Dunklen Materie

KritikOccam`s Racor

Fehler in der Modellierung des Hintergrundes

Systematischer Fehler in der Kalibrierung des Detektors

MissionsdatenGewicht: 4303 kgGröße: 2,8 m

hoch2,5 m Ø

Energieverbrauch:1500 Watt

Orbit: 560 km Am 11. Juni 2008

von Cape Canaveral gestartet

Anforderungen an die InstrumenteLarge Area Telescope (LAT)

GLAST Burst Monitor (GBM)

Großes „Blickfeld“, über 2 sr

Messgenauigkeit von 1 arcmin

Energiebereich von 30 MeV bis 300 GeV

Kurze MesszeitenLange LebensdauerFähigkeit die Signale der

Kosmischen Strahlung zu verwerfen

Überwachung des gesamten Himmels zu jedem Zeitpunkt

Großes EnergiespektrumGute Zeitauflösung

GLAST Burst Monitor (GBM) 12 NaI und 2 BGO

Szintillatoren Energiebereich: 8 keV bis 30

MeV Dünne Form und

AusrichtungRichtungsbestimmung möglich

Gamma-Ray Bursts Sonneneruptionen …

Large Area Telescope (LAT)Silizium-Streifen-

DetektorenAntikoinzidenz

Detektor (ACD)KalorimeterSystem zur

Datengewinnung

Wie entsteht ein Signal?1) γ tritt in LAT ein2) Paarbildung an

Wolframfolie3) Spurdetekor kann

Flugbahn des e+-e—

Paares verfolgen4) Energiebestimmung im

Kalorimeter5) Teilchen der Kosmischen

Strahlung erzeugen Signal in ACDVeto

Vergleich: EGRET und LAT

EGRET LATEnergy Range 20 MeV bis 30 GeV 20 MeV bis 300 GeVField of View 0.5 sr 2.4 srAngular Resolution 5.8° (100 MeV) < 3.5° (100 MeV)

< 0.15° (>10 GeV)Peak Effective Area 1500 cm2 13000 cm²Point Source Sensitivity 5 10-8 cm-2 s-1 0.16 10-8 cm-2 s-1

Deadtime per Event 100 ms < 100 μs

Aussichten

QuellenSander, Christian: Interpretation des Überschusses in

diffuser galaktischer Gamma-Strahlung oberhalb 1 GeV als Annihilationssignal Dunkler Materie

Vorlesung Kosmologie WS08/09 Prof. de Boerhttp://fermi.gsfc.nasa.gov/http://www.nasa.gov/mission_pages/GLAST/main/

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