Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi

Telescopio Espacial de rayos gamma Fermi, satélite de los Estados Unidos, lanzado el 11 de junio de 2008, diseñado para estudiar fuentes emisoras de rayos gamma. Estas fuentes son los objetos más violentos y energéticos del universo e incluyen explosiones de rayos gamma, púlsares y chorros de alta velocidad emitidos por agujeros negros. La Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio es el organismo principal, con contribuciones de Alemania, Francia, el Japón, Italia y Suecia.

Fermi lleva dos instrumentos, el Large Área Telescope (LAT) y el Monitor de Explosión de rayos Gamma (GBM), que funcionan en el rango de energía de 10 keV a 300 GeV (10.000 a 300.000.000.000 de electrones voltios) y se basan en predecesores de gran éxito que volaron en el Observatorio de Rayos Gamma Compton (CGRO) en la década de 1990. A diferencia de la luz visible o incluso de los rayos X, los rayos gamma no se pueden enfocar con lentes o espejos. Por lo tanto, los detectores principales del LAT están hechos de tiras de silicio y tungsteno en ángulo recto entre sí. Los rayos gamma producen pares electrón-positrón que luego ionizan el material en las tiras. La carga ionizada es proporcional a la fuerza del rayo gamma. La disposición de las tiras ayuda a determinar la dirección de la radiación entrante. Los rayos cósmicos son mucho más comunes que los rayos gamma, pero el LAT tiene materiales que interactúan solo con los rayos cósmicos y tanto con los rayos cósmicos como con los rayos gamma, por lo que los rayos cósmicos pueden distinguirse e ignorarse. En sus primeras 95 horas de operación, el LAT produjo un mapa de todo el cielo; el CGRO tardó años en producir un mapa similar.

El GBM consta de 12 detectores idénticos, cada uno de los cuales contiene un delgado disco monocristal de yoduro de sodio posicionado como una cara de un dodecaedro imaginario. Un rayo gamma incidente hace que el cristal emita destellos de luz que son contados por tubos sensibles a la luz. Los mismos destellos pueden ser vistos por hasta la mitad de los detectores, pero a diferentes intensidades dependiendo del ángulo del detector con respecto a la fuente. Este proceso permite el cálculo de la ubicación de una ráfaga de rayos gamma para que la nave espacial pueda orientarse para apuntar el LAT a la fuente para observaciones detalladas.

En 2008, Fermi descubrió dentro del remanente de supernova CTA 1 el primero de una población de púlsares que solo se ven en rayos gamma. Las emisiones de rayos gamma no provienen de haces de partículas en los polos de los púlsares, como es el caso de los púlsares de radio, sino que surgen lejos de las superficies de las estrellas de neutrones. Se desconoce el proceso físico preciso que genera los pulsos de rayos gamma. Fermi también ha aumentado el número de pulsares conocidos de milisegundos (los pulsares de rotación más rápida, con períodos de 1 a 10 milisegundos) al descubrir 17 de estos objetos.

En algunas teorías de la física que unirían la relatividad general, que describe el universo en las escalas más grandes, con la mecánica cuántica, que describe el universo en las escalas más pequeñas, el espacio-tiempo se cuantizaría en piezas discretas. Si el espacio-tiempo tuviera tal estructura, los fotones con energías más altas viajarían más rápido que aquellos con energías más bajas. Al observar fotones de diferentes energías que se originaron a partir de una ráfaga de rayos gamma a 7,3 mil millones de años luz de la Tierra y llegaron a Fermi al mismo tiempo, los astrónomos fueron capaces de limitar cualquier posible estructura granulada del espacio-tiempo a menos de 10-33 cm.

En 2010 Fermi observó la primera emisión de rayos gamma de una nova. Se había pensado anteriormente que los novas no generaban suficiente energía para producir rayos gamma.