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„IceCube“-Experiment : Durchbruch in der kosmischen Neutrinoforschung

Sie haben also die Beobachtungen des Fermi Weltraumteleskops zur Identifizierung der Quelle genutzt. Die Quelle wurde daraufhin aber auch noch bei anderen elektromagnetischen Wellenlängen beobachtet.

Ja, es ist extrem wichtig, auch optische, Röntgen- und Radiobeobachtungen der Quelle zu haben. Ultimativ möchte man all diese Beobachtungen mit einem Modell beschreiben. Wo genau findet die Beschleunigung statt? Kommen die verschiedenen Wellenlängen aus verschiedenen Regionen? Das sind Fragen, mit denen sich Theoretiker beschäftigen. Und je bessere Daten in einem großen Wellenlängenbereich sie haben, desto besser können sie ihre Modelle testen.

Tief im Inneren eines ein Kubikkilometer großen Eiswürfels zeichnet das IceCube-Observatorium die Signale kosmischer Neutrinos auf, hier in künstlerischer Illustration.

Diese verschiedenen Beobachtungen werden in einem der beiden „Science”-Artikel beschreiben. Im anderen Artikel, haben Sie sich die alten Daten von IceCube noch einmal genauer angesehen.

Nachdem wir das hochenergetische Neutrino gefunden und den Blazar identifiziert haben, haben wir uns natürlich gefragt, ob diese Quelle noch mehr Neutrinos produziert hat, und zwar Neutrinos bei niedrigeren Energien. Die sind normalerweise schwierig zu finden, weil bei diesen Energien auch Neutrinos in der Atmosphäre produziert werden, die uns nicht interessieren, aber von den kosmischen Neutrinos schwer zu unterscheiden sind. Dadurch, dass wir die Richtung der Quelle kannten, konnten wir viele der atmosphärischen Neutrinos loswerden. Und tatsächlich haben wir in dieser Richtung einen Überschuss von Neutrinos gefunden, und zwar während einer Dauer von 160 Tagen in den Jahren 2014 und 2015.

War zu dieser Zeit der Blazar auch in einem besonders hellen Zustand?

Da es nur zu dieser Zeit mehr Neutrinos als normal gab, wäre tatsächlich die Hypothese, dass es zu dieser Zeit auch eine erhöhte Aktivität der Quelle gegeben haben muss. Überraschenderweise sieht man aber kein so auffälliges Aufleuchten bei Gammastrahlen wie wir es bei dem Neutrino 2017 gesehen haben. Das zeigt, dass wir noch nicht wirklich alles über diese Quelle und den Prozess der Beschleunigung kosmischer Strahlung verstanden haben. Es könnte natürlich sein, dass die Quelle so beschaffen ist, dass die Gammastrahlen, die zusammen mit den Neutrinos produziert werden sollten, absorbiert werden. Es wird interessant sein, zu sehen, wie Theoretiker versuchen werden, diese Ereignisse konsistent in einem Modell zu beschreiben.

Wann wird mit den ersten theoretischen Ergebnissen zu rechnen sein?

Ich denke, es wird jetzt viele Papers in den nächsten Tagen geben, das wird sehr spannend werden. Viele der Informationen waren ja schon vorher öffentlich. Die Neutrinodetektion ging ja an die ganze Welt raus. Die Astronomen kommunizieren durch “The Astronomer’s Telegram”, eine Internetseite zum Austausch kurzfristiger Informationen, was wichtig ist, wenn man schnell Nachbeobachtungen veranlassen muss. Als wir das Neutrino beobachtet haben, waren einige Beteiligte grade in Amsterdam auf einem Workshop, bei dem es genau um solche Multimessenger-Beobachtungen ging. Das war ganz spannend, dass wir das dann gleich beim Abendessen diskutieren konnten.

Anna Franckowiak verbrachte 2009 während ihrer Doktorarbeit einige Zeit am Südpol.

War es gleich klar, dass die Entdeckung etwas Besonderes ist?

Das war relativ schnell klar. Man konnte eine “Back of the envelope”-Rechnung machen, wo man zwar nicht die genaue Zufallswahrscheinlichkeit bekommen hat, aber schonmal einen Wert, der die Größenordung angibt. Da war schon klar: Wir müssen eine detailliertere Analyse machen.

Der deutsche Anteil an dieser Analyse war ja tatsächlich nicht gering.

Ich denke, es war ein guter Kollaborationserfolgt. Es haben wirklich viele Leute beigetragen. Am Desy war unser Beitrag relativ groß, weil wir schon lange in dieser Richtung arbeiten und weil wir Leute haben, die an IceCube, an Fermi und an anderen Beobachtungsprogrammen beteiligt sind. Das war natürlich ein Vorteil. Aber diese Programme sind ja auf der ganzen Welt verteilt und überall haben Leute mitgearbeitet. Als Beispiel: der andere Hauptbeteiligte an der Fermi Datenanalyse arbeitet bei der Nasa am Goddard Space Flight Center.

Was steht jetzt als nächstes für Sie an?

Viele von uns arbeiten an Folgeveröffentlichungen. Und natürlich stellt sich jetzt die Frage, was wir von dieser Quelle gelernt haben. Können wir damit jetzt besser nach solchen Koinzidenzen suchen? Wir haben ja auch Archivdaten, vielleicht können wir mit unserem neuen Wissen nun andere Analysen durchführen.

Das Gespräch führte Sibylle Anderl

Die Wissenschaftlerin

Dr. Anna Franckowiak ist Nachwuchsgruppenleiterin am Deutschen Elektronen-Synchrotron Desy. An der jüngsten IceCube-Entdeckung war sie auf verschiedene Weise beteiligt: Zum einen analysierte sie die gemessene Gammastrahlung des Fermi Weltraumteleskops und kombinierte diese mit den Daten des IceCube-Observatoriums, um zu berechnen, mit welcher Wahrscheinlichkeit die Herkunftsrichtung des Neutrinos nur zufällig mit dem Ort des Blazars übereinstimmen könnte. Außerdem ist sie Mitglied des optischen Surveys ASAS-SN, das die Helligkeit des Blazars bei optischen Wellenlängen aufzeichnete.

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