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13.07.2018

Neutrino: Die weite Reise eines Geisterteilchens

Ein in der Antarktis eingeschlagenes Teilchen stammt vermutlich aus einer vier Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxie.

Die Bestimmung der Quelle eines in der Antarktis erfassten extragalaktischen Teilchens ist nun einem internationalen Forscherteam gelungen, wie die Technische Universität München (TUM) mitteilte. Die Teilchen stammen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie, die in einer Entfernung von vier Milliarden Lichtjahren liegt. Neutrinos werden umgangssprachlich auch Geisterteilchen genannt, weil man sie weder sehen noch spüren kann und ihr Ursprung bisher unklar war.

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. 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.

Eines der ältesten Rätsel

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.

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 Wissenschafter, wenn leuchtend helle Jets (Gasströme) genau in Richtung Erde zeigen.

Aktive Galaxie

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 um eine aktive Galaxie, deren Jet hochenergetischer Teilchen direkt in Richtung Erde zeigt.

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 Wissenschafter alle anderen Quellen ausschließen und einen "entscheidenden Nachweis liefern, dass Blazare die Quellen kosmischer Neutrinos sind", wurde Resconi in der Mitteilung zitiert.