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„IceCube“-Experiment : Durchbruch in der kosmischen Neutrinoforschung

Der Ort der Entdeckung: das (künstlerisch verfremdete) IceCube-Observatorium. Bild: IceCube/NSF

Lange hat man gerätselt, wo im All die Teilchen der kosmischen Strahlung beschleunigt werden. Nun hat die Beobachtung eines hochenergetischen Neutrinos endlich eine Antwort geliefert. Ein Gespräch mit der Mitentdeckerin.

          Spekulationen gab es schon vor einigen Monaten, jetzt ist es bestätigt: Dem IceCube Neutrino-Observatorium am Südpol ist es erstmalig gelungen, den Ursprungsort hochenergetischer kosmischer Neutrinos zu identifizieren (hier die Hintergründe der Entdeckung auf FAZ.NET). Voraussetzung dafür war die Kombination der IceCube-Beobachtung eines hochenergetischen Neutrinos mit Beobachtungen anderer Teleskope bei elektromagnetischen Wellenlängen – eine Premiere und nach der Entdeckung kollidierender Neutronensterne im vergangenen Herbst ein erneuter Triumph der sogenannten „Multimessenger“-Astronomie, bei der astronomische Beobachtungen verschiedener kosmischer Informationsträger kombiniert werden. Dieses Ergebnis kann zur Klärung einer der großen bislang offenen Fragen der Astrophysik beitragen: Wo im Kosmos werden die Teilchen der kosmischen Strahlung beschleunigt? Die Neutrinos, die bei dieser Beschleunigung entstehen, können hier als Boten dienen. Die neue Entdeckung weist darauf hin, dass diese gigantischen Teilchenbeschleuniger aktive Galaxienkerne sind: supermassereiche Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien. Nachdem die Quelle der Neutrinoemission als ein solcher aktiver Galaxienkern identifiziert war, gelang es den Wissenschaftlern außerdem, eine weitere Episode der Neutrinoemission derselben Quelle in alten IceCube-Daten zu identifizieren. Wir haben über die Ergebnisse mit Dr. Anna Franckowiak gesprochen, die auf deutscher Seite eine zentrale Rolle in der Analyse der Daten gespielt hat.

          Sibylle Anderl

          Redakteurin im Feuilleton.

          Frau Franckowiak, Sie sind als Nachwuchsgruppenleiterin am Deutschen Elektronen-Synchrotron DESY und Mitglied des Neutrino-Observatoriums IceCube an einer besonderen Entdeckung beteiligt, die heute bekannt gegeben wurde. Was haben Sie gefunden?

          Wir haben ein sehr hochenergetisches Neutrino entdeckt, das uns aus der Richtung einer hochenergetischen Gammastrahlenquelle erreicht hat. Zu der Zeit, als das Neutrino bei uns ankam, war die Quelle, ein sogenannter Blazar, in einem besonderes hellen Zustand, sechsmal heller als normal. Blazare sind supermassive Schwarze Löcher im Zentrum von Galaxien, in die Materie eingesogen wird. Dabei bildet sich ein Jet, der Materie mit fast Lichtgeschwindigkeit in unsere Richtung ausspuckt.

          Dr. Anna Franckowiak ist Nachwuchsgruppenleiterin am Deutschen Elektronen-Synchrotron Desy.

          Warum ist diese Entdeckung so bemerkenswert?

          IceCube, der größte Neutrino-Detektor der Welt, wurde in der Antarktis gebaut, um kosmische Neutrinos zu entdecken. 2013 ist dies erstmalig gelungen, aber wir konnten bislang noch nicht deren Ursprungsorte ausmachen. Denn wenn wir die Richtungen der seitdem aufgezeichneten Neutrinos betrachten, dann sind sie gleichmäßig am Himmel verteilt und nicht in einer Richtung konzentriert, wie wir uns eigentlich erhofft hätten. Um herauszufinden, wo die Neutrinos herkommen, müssen wir nach dem elektromagnetischen Gegenstück der Neutrinobeobachtung suchen: Wenn es in der Richtung des Neutrinos eine vielversprechende Quelle gibt, die wir bei elektromagnetischen Wellenlängen sehen, dann könnte das Neutrino von dort stammen. Im Fall unserer Entdeckung war das Neutrino sehr hochenergetisch, daher sind wir relativ sicher dass es kosmischen Ursprungs ist. Und der Blazar erzeugt ebenfalls sehr hohe Energien. Es würde gut in unser Modell passen, dass er das Neutrino produziert hat.

          Bei Ihrer Entdeckung geht es aber nicht allein um die Neutrinos und deren Ursprungsort. Tatsächlich wollen Sie eine noch prominentere offene Frage der Astrophysik beantworten…

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