Hoewel de Fermi-ruimtetelescoop de gammastraalhemel in kaart heeft gebracht met een ongekende resolutie en gevoeligheid, heeft hij nu een meting kunnen uitvoeren die zeldzaam experimenteel bewijs heeft opgeleverd over de structuur van ruimte en tijd, verenigd als ruimtetijd. Einsteins relativiteitstheorie stelt dat alle elektromagnetische straling met dezelfde snelheid door een vacuüm reist. Fermi ontdekte twee gammastraalfotonen die sterk varieerden in energie; maar zelfs na een reis van 7 miljard jaar arriveerden de twee verschillende fotonen bijna gelijktijdig.
Op 10 mei 2009 ontdekten Fermi en andere satellieten een zogenaamde korte gammastraaluitbarsting, aangeduid als GRB 090510. Astronomen denken dat dit type explosie plaatsvindt wanneer neutronensterren botsen. Uit grondonderzoek blijkt dat de gebeurtenis plaatsvond in een sterrenstelsel op 7,3 miljard lichtjaar afstand. Van de vele gammastraalfotonen die Fermi's LAT detecteerde vanaf de burst van 2,1 seconden, bezaten twee energieën die een miljoen keer verschilden. Maar na zo'n zeven miljard jaar te hebben gereisd, kwam het paar slechts negen tiende van een seconde na elkaar aan.
"Deze meting elimineert elke benadering van een nieuwe theorie van de zwaartekracht die een sterke energie-afhankelijke verandering in de lichtsnelheid voorspelt," zei Michelson. “Voor een deel op 100 miljoen miljard reisden deze twee fotonen met dezelfde snelheid. Einstein heerst nog steeds. '
'Natuurkundigen willen Einsteins visie op zwaartekracht - zoals uitgedrukt in zijn relativiteitstheorieën - graag vervangen door iets dat alle fundamentele krachten aankan', zegt Peter Michelson, hoofdonderzoeker van Fermi's Large Area Telescope, of LAT, aan de Stanford University in Palo Alto, Californië "Er zijn veel ideeën, maar weinig manieren om ze te testen."
Veel benaderingen van nieuwe theorieën over zwaartekracht stellen ruimtetijd voor als een verschuivende, schuimige structuur op fysieke schalen, biljoenen keren kleiner dan een elektron. Sommige modellen voorspellen dat het schuimende aspect van de ruimtetijd ervoor zorgt dat gammastralen met een hogere energie iets langzamer bewegen dan fotonen met een lagere energie.
GRB 090510 vertoonde de snelst waargenomen bewegingen, waarbij uitgestoten materiaal met 99,9999 procent van de lichtsnelheid bewoog. De gammastraal met de hoogste energie die ooit is gezien bij een burst - 33,4 miljard elektronvolt of ongeveer 13 miljard keer de energie van zichtbaar licht - kwam van de GRB 090902B van september. De GRB 080916C van vorig jaar produceerde de grootste totale energie, wat overeenkomt met 9.000 typische supernova's.
Bijschrift bij de afbeeldingsafbeelding: in deze illustratie draagt één foton (paars) een miljoen keer de energie van een ander (geel). Sommige theoretici voorspellen reisvertragingen voor fotonen met een hogere energie, die sterker interageren met de voorgestelde schuimende aard van de ruimtetijd. Maar Fermi-gegevens over twee fotonen van een gammastraaluitbarsting laten dit effect niet zien. De onderstaande animatie toont de vertraging die wetenschappers hadden verwacht te observeren. Krediet: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Bron: NASA
