Kosmische Herkunft für extragalaktische Neutrinos identifiziert

Ein in der Antarktis erfasstes extragalaktisches Teilchen stammt wahrscheinlich aus einer Galaxie, die vier Milliarden Lichtjahre entfernt ist. Einem internationalen Team mit Genfer Beteiligung ist es gelungen, die Herkunft des hochenergetische Neutrinos zu bestimmen.

Am 22. September des vergangenen Jahres war ein hochenergetisches Neutrino in den IceCube-Detektor in der Antarktis eingeschlagen. Neutrinos sind hochenergetische Elementarteilchen, die fast ohne Wechselwirkungen durch sämtliche Materie hindurch sausen können. Sie gelten als "Boten des tiefen Universums", weil sie in Sternen, nahe Schwarzer Löcher oder bei Supernovae, den Explosionen sterbender Sterne, entstehen.

Die Forscher hatten dieses Ereignis sofort mit Astronomen geteilt - in der Hoffnung, eines der ältesten Rätsel des Universums zu lösen: Den Ursprung und die Herkunft kosmischer Strahlen und hochenergetischer Teilchen zu ergründen, die ständig aus dem Weltall in Richtung Erde strömen.

Diese Quelle konnten die Forscher nun bestimmen, wie die Technische Universität München (TUM) am Donnerstag mitteilte. Die erfassten Teilchen stammen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie, die in einer Entfernung von vier Milliarden Lichtjahre liegt.

Zahlreiche Daten aus Teleskopen

Um zu dieser Erkenntnis zu gelangen, wertete ein Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TUM und den Astronomen Paolo Padovani von der Europäischen Südsternwarte (ESO) die Daten zahlreicher Teleskope aus dem frei zugänglichen Daten-Archiv "Open Universe" aus.

Daraus eruierten sie zunächst 637 Objekte, von denen das IceCube-Neutrino stammen könnte, darunter sieben Objekte des Typs "Blazar". Von einem Blazar sprechen Wissenschaftler, wenn leuchtend helle Jets (Gasströme) genau in Richtung Erde zeigen.

Diese Objekte nahmen die Forscher genauer unter die Lupe. Nach "sorgfältiger Analyse" war ein Blazar übrig geblieben, den Astronomen als TXS 0506+056 bezeichnen. Dabei handelt es sich gemäss Mitteilung um eine aktive Galaxie, deren Jet hochenergetischer Teilchen direkt in Richtung Erde zeigt.

Strahlung passte zu Energie

Dieser Blazar war dem Team insbesondere für den Zeitraum von September 2014 bis März 2015 als starke Quelle hochenergetischer Gamma-Strahlung aufgefallen. Das Team konnte zeigen, dass das Strahlungsprofil des Blazar TXS 0506+056 "perfekt" zu den Energien der Neutrinos passt.

So konnten die Wissenschaftler alle anderen Quellen ausschliessen und einen "entscheidenden Nachweis liefern, dass Blazare die Quellen kosmischer Neutrinos sind", wie Elisa Resconi in der Mitteilung zitiert wird.

Der gigantische IceCube-Detektor, der das Teilchen detektiert hatte, ist im Südpol-Eis in der Station Amundsen-Scott und mit einem Volumen von einem Kubikkilometer der zweitgrösste Detektor der Welt.

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