Energetische Neutrinos aus dem Zentrum von Messier 77
Das IceCube-Observatorium in der Antarktis sucht seit mehr als zehn Jahren nach Spuren extragalaktischer Neutrinos. Ein internationales Forscherteam hat nun bei der Untersuchung von Daten in der aktiven Galaxie Messier 77 – einem leistungsstarken Teilchenbeschleuniger im All – eine Quelle hochenergetischer Neutrinostrahlung entdeckt.
|
Die Galaxie Messier 77, gesehen vom Hubble-Weltraumteleskop. [Groansicht] |
Das Universum ist voller Geheimnisse. Unter ihnen sind aktive Galaxien, die in ihren Zentren supermassereiche Schwarze Löcher haben. „Bis heute wissen wir nicht, welche Prozesse dort ablaufen“, erklärt Elisa Risconi, Professorin für „Experimentalphysik mit kosmischen Teilchen“ an der Technischen Universität München (TUM). Sein Team ist der Lösung dieses Rätsels nun einen großen Schritt näher gekommen: In der Spiralgalaxie NGC 1068 haben Astronomen eine Quelle hochenergetischer Neutrinos entdeckt.
Mit Teleskopen, die Licht, Gammastrahlen oder Röntgenstrahlen aus dem All sammeln, ist es sehr schwierig, die aktiven Zentren von Galaxien zu untersuchen, weil kosmische Staubwolken und heißes Plasma die Strahlung absorbieren. An den Rändern von Schwarzen Löchern befinden sich nur Neutrinos fast ohne Masse und ohne elektrische Ladung. Sie treten in den Weltraum ein, ohne von elektromagnetischen Feldern gestreut oder absorbiert zu werden. Deshalb ist es sehr schwierig, sie zu beweisen. Eine der größten Hürden in der Neutrinoastronomie besteht darin, das sehr schwache Signal von dem starken Hintergrundrauschen zu trennen, das durch Teilcheneinschläge aus der Erdatmosphäre verursacht wird. Nur Langzeitmessung Eiswürfel-Neutrino-Observatorium Und neue statistische Methoden versorgten Rusconi und sein Team mit genügend Neutrino-Ereignissen für ihre Entdeckung.
Das IceCube-Teleskop, das sich im Eis der Antarktis befindet, verfolgt seit 2011 einfallende Neutrinos. „Aus ihrer Energie und ihrem Einfallswinkel können wir rekonstruieren, woher sie kommen“, sagt TUM-Wissenschaftlerin Dr. Theo Gloch „Statistische Untersuchungen zeigen eine sehr deutliche Häufung von Neutrinoeffekten aus der Richtung, in der sich die aktive Galaxie NGC 1068 befindet. Daher können wir mit einer gewissen Sicherheit davon ausgehen, dass die hochenergetische Neutrinostrahlung aus dieser Galaxie stammt.“
Die 47 Millionen Lichtjahre entfernte Spiralgalaxie wurde erstmals im 18. Jahrhundert entdeckt. NGC 1068 – auch bekannt als Messier 77 – ähnelt in Form und Größe unserer eigenen Galaxie, hat aber ein helles Zentrum, das, obwohl es nur die Größe unseres Sonnensystems hat, größer ist als die gesamte Milchstraße In seinem Zentrum befindet sich ein “aktiver Kern”: ein massives Schwarzes Loch von etwa 100 Millionen Sonnenmassen, das eine große Menge Materie aufsaugt.
Aber wo und wie entstehen Neutrinos? „Wir haben klare Sicht“, sagt Risconi. „Wir glauben, dass hochenergetische Neutrinos das Ergebnis der extremen Beschleunigung sind, die Materie in der Nähe eines Schwarzen Lochs erfährt und sie dadurch auf sehr hohe Energien beschleunigt.“ Teilchen kollidieren mit anderen. Mit anderen Worten: Wir haben einen kosmischen Beschleuniger gefunden.
NGC 1068 ist die statistisch signifikanteste bisher entdeckte Quelle hochenergetischer Neutrinos. Risconi betont, dass mehr Daten benötigt werden, um schwächere und weiter entfernte Neutrinoquellen aufspüren und untersuchen zu können. Forscher starteten kürzlich eine internationale Initiative zum Bau eines mehrere Kubikkilometer großen Neutrino-Teleskops im Nordostpazifik, dem Pacific Ocean Neutrino Experiment, P-ONE. Neben dem geplanten IceCube-Observatorium der zweiten Generation – IceCube-Gen2 – soll es Daten für die zukünftige Neutrino-Astronomie liefern.
Das Team berichtet über seine Beobachtungen in einem Sonderartikel, der in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaft ist aufgetaucht.
 |
 |
 |
 |
