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Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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Page 1: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Gamma-Ray Space Telescope

Andreas Kornmayer 19.12.08

Page 2: 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

Page 3: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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 …)

Page 4: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

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EGRET Daten

Dritter EGRET Katalog: 271 Punktquellen

Page 6: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Der EGRET-ExcessÜberschuss in allen

Himmelsrichtungen vorhanden

Beiträge zum Modell: Inverse

Comptonstreuung Bremsstrahlung Pionzerfall

Page 7: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Dunkle MaterieLösung für

Rotationskurven der Galaxien

Gesamtmasse des Universums

Überschuss der diffusen Gammastrahlung über1 GeV???

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Supersymmetrie

Page 9: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

HiggsinoAnnahmen:

MassivSchwach wechselwirkendNeutralSpin ½ Majorana Teilchen

Sein eigenes AntiteilchenKann mit sich selbst annihilieren

Page 10: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

...

versumfrühen Uni Im

nnnnnePP

s

cm

Hn3

26102 v

v

out-Freeze

DichteRelikt

Page 11: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Neutalino Annihilation

Page 12: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

Page 13: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Ringstruktur der Dunklen Materie

Page 14: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

KritikOccam`s Racor

Fehler in der Modellierung des Hintergrundes

Systematischer Fehler in der Kalibrierung des Detektors

Page 15: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08
Page 16: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

MissionsdatenGewicht: 4303 kgGröße: 2,8 m

hoch2,5 m Ø

Energieverbrauch:1500 Watt

Orbit: 560 km Am 11. Juni 2008

von Cape Canaveral gestartet

Page 17: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

Page 18: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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 …

Page 19: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

Large Area Telescope (LAT)Silizium-Streifen-

DetektorenAntikoinzidenz

Detektor (ACD)KalorimeterSystem zur

Datengewinnung

Page 20: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

Page 21: Gamma-Ray Space Telescope Andreas Kornmayer 19.12.08

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

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Aussichten

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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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