Geisterpartikel: Schwarzes Loch schleudert Neutrinos ins All

Das riesige Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol konnte 80 sogenannte "Geisterpartikel" bis zu ihrem Ursprung zurückverfolgen. Sie stammen aus dem Kern der Galaxie Messier 77.

Die Galaxie, auch NGC 1068 genannt, ist 47 Millionen Lichtjahre von der Erde entfernt. In ihrem Zentrum befindet sich ein besonders aktives supermassereiches Schwarzes Loch.

10 Jahre Beobachtungszeit

Den Ursprung eines einzelnen Neutrinos zu identifizieren ist nicht möglich, erklären die Forscher*innen in einer Aussendung. Sie mussten in den vergangenen 10 Jahren Informationen von insgesamt 80 Partikeln sammeln. 

Neutrinos können von Orten mit extrem hoher Dichte in Richtung Erde fliegen. Dabei wird ihr Weg weder von Materie noch von elektromagnetischen Feldern beeinflusst. Das bedeutet etwa, dass sie die gesamte Erde ungestört durchfliegen können. Sie haben eine sehr geringe Masse, sind neutral geladen. 

Sie werden unter anderem zur Beobachtung von Objekten genutzt, die sonst verborgen bleiben würden. Ein Beispiel ist der Kern der Sonne, wo Neutrinos durch Fusionsreaktionen entstehen. Andere sind Galaxiekerne, deren Jets (vom Schwarzen Loch abgelenktes und ins All geschleudertes Material) nicht in Richtung Erde zeigen, wie es hier der Fall ist. 

Teleskop im Eis

Nun hat das IceCube-Team das Schwarze Loch im Herzen der Spiralgalaxie Messier 77 beobachtet. Statt in den Himmel, blickt das Teleskop tief ins antarktische Eis. Gemessen werden damit nicht die Neutrinos selbst, sondern ultraviolettes Licht, das sie hinterlassen. 2020 wurde IceCube um 700 Sensoren erweitert, was nun zum Durchbruch bei der Forschung mit den winzigen Partikeln führte.

Durchbruch für Neutrino-Astronomie

Astronom*innen haben Messier 77 bereits intensiv erforscht. So ist bekannt, dass sich um das Schwarze Loch viel Staub und Gas befindet. Strahlung und Licht werden davon blockiert, die Neutrinos aber nicht. Sie lassen den Blick auf das Schwarze Loch zu, der bisher verborgen blieb. 

Die neuen Beobachtungen könnten so helfen, aus Messier 77 eine neue wissenschaftliche Referenz für ähnliche Objekte zu machen. Sie sollen dabei helfen, die Umgebung supermassereicher Schwarzer Löcher besser zu verstehen. Die Forscher*innen entnehmen den Ergebnissen, dass Schwarze Löcher einen großen Teil zur Anzahl der Neutrinos im All beitragen.

Das IceCube-Team bezeichnet ihre Arbeit als Durchbruch bei der Neutrino-Astronomie. In Kombination mit optischen und Radioteleskopen stünden nun neue Möglichkeiten zur Verfügung, Neutrinos und Gravitationswellen zu messen und damit Objekte im All zu untersuchen. Die Studie wurde im Fachmagazin Science veröffentlicht.