„IceCube“-Observatorium weist erstmals Neutrinos aus der Milchstraße nach

Unsere Milchstraße ist eine Galaxie aus Milliarden von Sternen, die am Nachthimmel mit bloßem Auge zu sehen ist. Im Eis der Antarktis hat nun das „IceCube-Neutrino-Observatorium“ durch die Beobachtung in Neutrinos statt in Licht ein nie dagewesenes Bild der Milchstraße erstellt. Das IceCube-Team, eine internationale Gruppe von mehr als 350 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, hat somit erstmals die Emission hochenergetischer Neutrinos aus der Milchstraße nachgewiesen. Neutrinos sind Elementarteilchen fast ohne Masse, die nur sehr selten mit Materie wechselwirken. Sie sind daher extrem schwer messbar und geben den Experten noch viele Rätsel auf. Die aktuelle IceCube-Arbeit ist jetzt in der Fachzeitschrift „Science“ veröffentlicht worden.

„Neutrinos werden zwangsläufig zusammen mit Gamma-Strahlung bei der Wechselwirkung von kosmischer Strahlung  mit galaktischem Gas und Staub produziert. Die Ergebnisse bestätigen unsere Annahmen zur kosmischen Strahlung in unserer Galaxie“, unterstreicht Prof. Dr. Alexander Kappes vom Institut für Kernphysik der Westfälischen Wilhelms-Universität (WWU) Münster. Als nächstes geht es an die Identifikation der Quellen.“ Die Arbeitsgruppe von Alexander Kappes ist an der Datenanalyse des IceCube-Projekts beteiligt. Das Team entwickelt zudem verbesserte optische Sensoren für zukünftige Erweiterungen des Detektors, die bei der Bestimmung der Herkunft der Neutrinos eine wichtige Rolle spielen werden, und führt Studien zur Evaluation und Verbesserung von deren Leistungsvermögen durch.

Die Suche des IceCube-Teams konzentrierte sich auf den südlichen Himmel, wo Forscher den Großteil der Neutrinos aus der galaktischen Ebene erwarteten. Bislang verhinderten die Myonen und Neutrinos, die durch die Wechselwirkung von kosmischer Strahlung mit der Erdatmosphäre entstehen, die Messung der Neutrinos. Ein verbessertes Nachweisverfahren sowie der Einsatz von maschinellem Lernen ermöglichten es nun, Neutrino-Signale deutlich häufiger und im Hinblick auf die Richtung, aus der sie stammen, genauer zu identifizieren. Der für die Studie verwendete Datensatz umfasste 60.000 Neutrinos aus zehn Jahren IceCube-Daten.

Das IceCube-Neutrino-Observatorium enthält mehr als 5000 einzelne optische Sensoren in eineinhalb bis zweieinhalb Kilometern unter der Oberfläche der Antarktis in der Nähe des Südpols. Diese Sensoren messen die winzigen Lichtblitze, die ab und zu entstehen, wenn Neutrinos das Eis durchqueren. Der Detektor wurde 2011 nach einer Bauzeit von fünf Jahren fertiggestellt und zeichnet seitdem ununterbrochen Daten auf.

 

Originalveröffentlichung

IceCube Collaboration (2023): Observation of high-energy neutrinos from the Galactic plane. Science Vol 380, Issue 6652, pp. 1338-1343; DOI: 10.1126/science.adc9818

Links zu dieser Meldung

• AG Kappes
• Originalveröffentlichung in "Science"
• Pressemeldung des Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center, University of Wisconsin–Madison
• Pressemeldung der TU Dortmund