Rubriksättning är väl alltid svårt när det handlar om de galnaste galaxerna, de vars supertunga svarta hål riktar sina superenergiska strålar direkt mot oss. Det handlar alltså om en blazar som heter 3C 279, gammastrålning uppmätt av rymdteleskopet Fermi och en artikel i veckans Nature med ett ohyggligt antal författare, bland dem ett gäng fysiker och astronomer från Stockholm och Kalmar.
Fermi har alltså under sin tid i rymden bevakat blazaren i gammastrålning, samtidigt som den observerades i synligt ljus från marken. Blazarer blossar upp med ojämna mellanrum och det gjorde också 3C 279 i fin stil för ungefär ett år sedan. Fermi såg gammastrålningen öka, teleskopen på marken tyckte också att den blev ljusare, men märkligt nog blev gammasignalen samtidigt mycket mindre polariserad. Om vi snabbspolar till tolkningen (det är ju sent på kvällen då jag skriver detta, och man kan läsa mer i pressmeddelandet) så betyder det att den flimrande gammastrålningen från denna märkliga galax uppkommer på samma ställe som dess flimrande i synligt ljus, troligen uppemot 10 ljusår från det svarta hålet i mitten. Det är bra mycket längre ut än man trott att gammastrålningen skulle skapas. Kanske är själva strålen böjd, som en banan om man ska tro diagrammet i Nature. 3C 279 ligger förresten så pass långt bort att för ljuset och gammastrålningen är restiden från bananens ända till jorden drygt 5 miljarder år.

Astropartikelfysiken är ett galet spännande forskningsfält just nu. Med betoning på galet, kanske – ni minns väl historien om paparrazzi-fysikerna från förra sommaren? Målet är samma som då: att hitta partiklarna som man tror utgör den mörka materian. Den som lyckas kan säkert vinna ett Nobelpris.

Partiklarna i fråga är de som strömmar in från rymden bortom solsystemet och kallas kosmiska partiklar eller kosmisk strålning. De flesta av dessa accelereras i supernovarester och hos pulsarer, men några kanske, kanske, skapas när okända och osynliga partiklar av mörk materia kolliderar med varandra. Kan man se bevis för mörk materia bland de kosmiska partiklarna med högst energi? Eller kan man förklara allt med näraliggande pulsarer istället?

Läget såhär långt är följande. Den delvis svenska satellitexperimentet Pamela upptäckte en allt för hög andel positroner (antimaterians motsvarande till elektroner) bland de kosmiska partiklarna med högst energi. Bevis för mörk materia? Kanske, tyckte forskarna, och skrev massor med artiklar om resultaten. Sen kom ballongexperimentet ATIC och såg en ‘bump’ i spektrumet: oväntat många kosmiska elektroner med en viss energi (Nature News). Det var, tyckte vissa, helt rätt slags tecken på mörk materia bestående av så kallade Kaluza-Klein-partiklar. En skörd artiklar följde.

Nu har Rymdteleskopet Fermi gjort om ATIC:s mätningar, fast bättre. Fermi, uppe sedan sommaren 2008, är egentligen byggt för att detektera gammastrålning, men teleskopets kamera LAT visar sig vara en hejare på att istället samla in kosmiska elektroner och positroner. De nya resultaten släpptes på ArXiv.org häromdagen (pressmeddelanden hos NASA och Italienska rymdstyrelsen, kommentar hos Cosmic Variance).

ATIC:s bump är borta, och med den en del av förhoppningarna om tydligt bevis på mörk materia. Jan Conrad, som är projektledare för Sveriges Fermi-forskare, medger att vi nu verkar vara lite längre bort från att hitta mörk materia. Samtidigt är resultaten inte entydiga.
– Vi kan inte riktigt påstå att vi ser en bump här, men det är definitivt spännande, säger han.

Rätt vad det är så kan man faktiskt klämma in mörk materia som förklaring till Fermis nya data. Det har Stockholm universitets Lars Bergström, Joakim Edsjö och Gabrijela Zaharijaš visat i en artikel som släpptes i tisdags (pressmeddelande från Stockholms universitet). Men det tar emot, och det funkar lika bra med pulsarer som förklaring till Fermis mätningar.

Kommer de kosmiska partiklarna att leda oss till den mörka materian då? Astropartikelfolket ger i alla fall inte upp. Artikelflödet fortsätter (kolla t ex dagens tolkning av Fermis data), och redan nästa vecka blir det konferens om Pamela i Rom. Där ryktas det att Pamela-forskarna ska presentera egna nya mätningar av kosmiska elektroner. Då kanske det ljusnar ännu en gång för den mörka sidan…

En skiss av hur en pulsar kan se ut, med sitt stora magnetfält. Gammastrålningen kan komma från de stora rosafärgade områdena (Bild: NASA)

De flesta pulsarer ger ifrån sig en mängd elektromagnetisk strålning, framförallt i radioområdet, i vilket de första pulsarerna upptäcktes i slutet på 60-talet. Yngre pulsarer (som Krabbpulsaren och Velapulsaren) ger också ifrån sig strålning i vanligt, synligt ljus. Men aldrig tidigare har man kunnat se en pulsar som bara ger ifrån sig gammastrålning. Den här pulsaren ligger i en supernovarest som kallas CTA 1, ungefär 4 600 ljusår från Jorden i stjärnbilden Cepheus. Den ”blinkar” ungefär tre gånger per sekund, men Fermi ser bara ungefär en gammafoton i minuten. Genom att titta under lång tid kan man till slut få ihop tillräckligt mycket data för att se att det finns ett regelbundet mönster.

Upptäckten är förstås viktig för pulsarforskare, eftersom man nu måste försöka föra in den här pulsaren i tidigare modeller. Troligen är det så att gammastrålningen kommer från ett större område än radiostrålningen, och pulsaren är vinklad så att vi bara ser gammastrålningen, men inte radiovågorna. Samtidigt visar den att vi nu har tillräckliga medel för att göra detaljerade och relativt exakta observationer i gammaområdet, vilket är väldigt svårt eftersom gammastrålning har en tendens att bara åka rakt igenom de flesta material. Man kan därför inte reflektera gammastrålar i speglar eller liknande, som man gör i ett vanligt teleskop.

Läs mer om Fermi på NASAs engelska sida om teleskopet, eller från den svenska gruppen.