Kosmische Strahlung, die aus hochenergetischen, elektrisch geladenen Teilchen besteht, bombardiert kontinuierlich die Erdatmosphäre. Diese Teilchen kommen aus den Tiefen des Weltraums und haben Milliarden von Lichtjahren zurückgelegt. Doch woher kommen sie? Was schießt sie mit solch gewaltiger Kraft durch das Universum? Diese Fragen gehören seit über einem Jahrhundert zu den größten Herausforderungen der Astrophysik.
Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Universität Würzburg und für Universität Genf (UNIGE) bringt Licht auf einen Aspekt dieses Rätsels: Neutrinos werden vermutlich in Blazaren geboren, galaktischen Kernen, die von supermassiven Stoffen gespeist werden Schwarze Löcher.
Sara Buson hat es immer als eine bedeutende Aufgabe angesehen. 2017 stellten der Forscher und seine Mitarbeiter erstmals einen Blazar (TXS 0506+056) als potenzielle Neutrinoquelle vor. Diese Studie löste eine wissenschaftliche Debatte darüber aus, ob es wirklich einen Zusammenhang zwischen Blazaren und gibt Hochenergetische Neutrinos.
Nach diesem ersten, positiven Schritt erhielt das Team von Prof. Buson vom Europäischen Forschungsrat Fördermittel, um im Juni 2021 ein ehrgeiziges Multi-Messenger-Forschungsprojekt zu starten. Dabei geht es um die Analyse zahlreicher Signale (oder „Boten“, zum Beispiel Neutrinos) aus dem Universum erforderlich. Das Hauptziel besteht darin, den Ursprung astrophysikalischer Neutrinos aufzuklären und möglicherweise zu bestätigen Blazare als erste hochsichere Quelle hochenergetischer extragalaktischer Neutrinos.
Das Projekt zeigt nun erste Erfolge. Wissenschaftler bestätigen, dass Blazare mit beispielloser Sicherheit mit astrophysikalischen Neutrinos in Verbindung gebracht werden können.
Andrea Tramacere von der Universität Genf sagte: „Der Akkretionsprozess und die Rotation des Schwarzen Lochs führen zur Bildung relativistischer Jets, in denen Teilchen beschleunigt werden und Strahlung bis zu einer Milliarde Energien der Energie des sichtbaren Lichts aussenden!“ Die Entdeckung des Zusammenhangs zwischen diesen Objekten und der kosmischen Strahlung könnte der „Rosetta-Stein“ der Hochenergie-Astrophysik sein!“
Wissenschaftler nutzten Neutrinodaten vom IceCube-Neutrino-Observatorium in der Antarktis und BZCat, einen der genauesten Kataloge von Blazaren. Anhand dieser Daten mussten sie beweisen, dass die Blazare, deren Richtungspositionen mit denen der Neutrinos übereinstimmten, nicht zufällig dort waren.
Wissenschaftler entwickeln dann Software, die abschätzen kann, wie sehr die Verteilungen dieser Objekte am Himmel gleich aussehen.
Andrea Tramacere sagte: „Nachdem wir mehrmals gewürfelt hatten, stellten wir fest, dass die zufällige Assoziation die der realen Daten nur einmal in einer Million Versuchen übertreffen konnte! Das ist ein starker Beweis dafür, dass unsere Assoziationen richtig sind.“
Trotz ihrer Leistung ist das Studienteam der Ansicht, dass die Anzahl der Dinge in dieser ersten Stichprobe nur die „Spitze des Eisbergs“ darstellt. Dank ihrer Bemühungen haben sie „neue Beobachtungsbeweise“ gesammelt, die die Schlüsselkomponente für die Erstellung genauerer Modelle astrophysikalischer Beschleuniger darstellen.
Wissenschaftler bekannt, „Was wir jetzt tun müssen, ist, den Hauptunterschied zwischen Objekten, die Neutrinos aussenden, und solchen, die dies nicht tun, zu verstehen. Dies wird uns helfen zu verstehen, inwieweit die Umgebung und der Beschleuniger miteinander „sprechen“. Dann werden wir in der Lage sein, einige Modelle auszuschließen, die Vorhersagekraft anderer zu verbessern und schließlich dem ewigen Puzzle der Beschleunigung der kosmischen Strahlung weitere Teile hinzuzufügen!“
Journal Referenz:
- Sara Buson, Andrea Tramacere et al. Beginn einer Reise durch das Universum: Die Entdeckung extragalaktischer Neutrino-Fabriken. Veröffentlicht am 2022. Juli 14 • © 2022. Der/die Autor(en). Herausgegeben von der American Astronomical Society. DOI: 10.3847/2041-8213/ac7d5b
