Fermi Gamma-ray Space Telescope

Fermi Gamma-ray Space Telescope, U. S. satellite, lanciato l ‘ 11 giugno 2008, che è stato progettato per studiare sorgenti che emettono raggi gamma. Queste fonti sono gli oggetti più violenti ed energetici dell’universo e includono raffiche di raggi gamma, pulsar e getti ad alta velocità emessi dai buchi neri. La National Aeronautics and Space Administration è l’agenzia principale, con contributi di Francia, Germania, Giappone, Italia e Svezia.

Fermi porta due strumenti, il Large Area Telescope (LAT) e il Gamma-ray Burst Monitor (GBM), che lavorano nell’intervallo di energia da 10 keV a 300 GeV (da 10.000 a 300.000.000.000 di elettronvolt) e si basano su predecessori di grande successo che hanno volato sul Compton Gamma Ray Observatory (CGRO) negli anni 1990. A differenza della luce visibile o anche dei raggi X, i raggi gamma non possono essere focalizzati con lenti o specchi. Pertanto, i principali rivelatori del LAT sono fatti di strisce di silicio e tungsteno ad angolo retto l’uno rispetto all’altro. I raggi gamma producono coppie elettrone-positrone che poi ionizzano il materiale nelle strisce. La carica ionizzata è proporzionale alla forza del raggio gamma. La disposizione delle strisce aiuta a determinare la direzione della radiazione in entrata. I raggi cosmici sono molto più comuni dei raggi gamma, ma il LAT ha materiali che interagiscono solo con i raggi cosmici e sia con i raggi cosmici che con i raggi gamma, quindi i raggi cosmici possono essere distinti e ignorati. Nelle sue prime 95 ore di funzionamento, il LAT ha prodotto una mappa dell’intero cielo; CGRO ha impiegato anni per produrre una mappa simile.

Il GBM è costituito da 12 rivelatori identici, ciascuno contenente un sottile disco monocristallino di ioduro di sodio posizionato come una faccia di un dodecaedro immaginario. Un raggio gamma incidente fa sì che il cristallo emetta lampi di luce che vengono contati da tubi sensibili alla luce. Gli stessi lampi possono essere visti da fino a metà dei rivelatori ma a intensità diverse a seconda dell’angolo del rivelatore rispetto alla sorgente. Questo processo consente il calcolo della posizione di un raggio gamma burst in modo che il veicolo spaziale possa essere orientato per puntare il LAT alla fonte per osservazioni dettagliate.

Nel 2008 Fermi scoprì all’interno del residuo di supernova CTA 1 la prima di una popolazione di pulsar che si vedono solo nei raggi gamma. Le emissioni di raggi gamma non provengono da fasci di particelle ai poli delle pulsar, come nel caso delle pulsar radio, ma sorgono invece lontano dalle superfici delle stelle di neutroni. Il processo fisico preciso che genera gli impulsi di raggi gamma è sconosciuto. Fermi ha anche aumentato il numero di pulsar millisecondi noti (le pulsar rotanti più veloci, con periodi da 1 a 10 millisecondi) scoprendo 17 tali oggetti.

In alcune teorie della fisica che unirebbero la relatività generale, che descrive l’universo sulle scale più grandi, con la meccanica quantistica, che descrive l’universo sulle scale più piccole, lo spazio-tempo sarebbe quantizzato in pezzi discreti. Se lo spazio-tempo avesse una tale struttura, i fotoni con energie superiori viaggerebbero più velocemente di quelli con energie inferiori. Osservando fotoni di diverse energie originati da un raggio gamma a 7,3 miliardi di anni luce dalla Terra e arrivati a Fermi allo stesso tempo, gli astronomi sono stati in grado di limitare qualsiasi possibile struttura granulosa dello spazio-tempo a meno di circa 10-33 cm.

Nel 2010 Fermi ha osservato la prima emissione di raggi gamma da una nova. In precedenza si era pensato che le novas non generassero abbastanza energia per produrre raggi gamma.