Als der Alarm losging, begann für die Astrophysik eine neue Zeitrechnung. Am 22. September 2017 um 20:54:30 koordinierter Weltzeit empfingen Forscherinnen und Forscher ein ganz besonderes Signal aus den Tiefen des Alls. Ein seltenes, mit 290 Teraelektronenvolt außergewöhnlich energiereiches Neutrino aus dem Weltraum. Heute steht weitgehend fest: Es stammt aus einer Galaxie, die rund vier Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Eine Sensation. Nie zuvor ist es gelungen, die kosmische Herkunft solch eines Elementarteilchens zu bestimmen.

Bereits im Mai dieses Jahres war über die Entdeckung spekuliert worden. Amerikanische Forscher hatten vor der geprüften Veröffentlichung in einer Fachzeitschrift, gar vor einem offiziellen Statement Informationen weitergereicht, unter anderem die Scientific American berichtete. Jetzt sind die zwei entscheidenden Studien im Magazin Science publiziert worden (The IceCube Collaboration et al., 2018 & The IceCube Collaboration, 2018).

"Auf diesen Moment habe ich mein gesamtes wissenschaftliches Leben hingearbeitet", sagt der Astrophysiker Christopher Wiebusch von der RWTH Aachen. Seit 1989 sucht er nach Neutrinoquellen im Weltraum, "meine ganze Arbeitsgruppe ist darauf ausgerichtet". Mit Erfolg. Denn Wiebusch hat in Zusammenarbeit mit Dutzenden Kolleginnen und Kollegen aus aller Welt die Antwort auf eine Frage gefunden, die die Astrophysik seit mehr als 100 Jahren beschäftigt: Woher kommt hochenergetische kosmische Strahlung außerhalb unserer Galaxie? Zumindest teilweise.

Neutrinos sind Elementarteilchen, die nicht nur auf der Erde und in deren Atmosphäre, sondern auch im Weltall sehr häufig vorkommen – nur bemerkt sie kaum einer. Der Grund: Neutrinos besitzen keine Ladung und wechselwirken daher kaum mit anderen Teilchen. Vielmehr passieren sie praktisch jede Art von Materie ungehindert. Davon abschrecken ließen sich Astrophysikerinnen und -physiker allerdings nicht.

Dieser Detektor spürt Neutrinos am besten auf

Im Gegenteil schufen sie mit IceCube ein feinfühliges Instrument auf der Erde, das die Geisterteilchen fassen kann. Es ist das größte Neutrinoteleskop der Welt und liegt nahe dem Südpol tief im Eis vergraben (siehe Infobox oben). Dank ihm können Astrophysiker "etwas über Ereignisse im Weltall lernen, die Millionen, gar Milliarden Lichtjahre weit weg passieren", wie es in einem Erklärvideo der Technischen Universität München heißt, die an dem Projekt beteiligt ist (siehe oben). Allein mit IceCube sei es möglich, Tausende Neutrinos nachzuweisen, sagt Stefan Schönert, der einen Lehrstuhl für Astroteilchenphysik an der Technischen Universität München inne hat und nicht an den aktuellen Veröffentlichungen mitgearbeitet hat. "Die europäischen Initiativen sind nicht kompetitiv." Sie seien zu klein und unempfindlich.

Vor fünf Jahren entdeckten Forscherinnen und Forscher am Südpol erstmals hochenergetische Neutrinos, die nicht von der Erde stammen (Science: The IceCube Collaboration, 2013). Ein Jahr später zeigte sich: Je höher die Energie von Neutrinos ist, desto weniger von ihnen schaffen die Passage durch unseren Planeten (Nature: The IceCube Collaboration, 2017) – so manches also sollte sich messen lassen. Und nun hat eben ein internationales Team erstmals weit entfernt im Weltraum mit großer Wahrscheinlichkeit eine Quelle gefunden, aus der hochenergetische Neutrinos sprudeln: der Blazar TXS 0506+056.

Es ist eines der hellsten und eigentümlichsten Objekte, das jemals beobachtet wurde
Elisa Resconi, Astrophysikerin

Ein Blazar ist ein wahrlich besonderes Objekt im Weltraum. Die Erklärung beginnt mit einem Schwarzen Loch, das sich im Zentrum jeder Galaxie befindet. Schwarze Löcher schleudern manchmal große Energiemengen ins Weltall, Jets genannt. Diese enthalten unter anderem Neutrinos. Zeigt nun ein Jet direkt auf die Erde, bezeichnen Astrophysiker ihn als Blazar – genau hier kommt TXS 0506+056 ins Spiel. Denn ein Neutrino aus diesem Blazar mit dem Spitznamen Texasquelle war es, der Ende September den Alarm im IceCube-Experiment auslöste.

"Es ist eines der hellsten und eigentümlichsten Objekte, das jemals beobachtet wurde", sagt die Astrophysikerin Elisa Resconi von der TU München in einer Pressemitteilung. Sie hat mit ihrem Team maßgeblich zur Entdeckung beigetragen. Ihre Gruppe war es, die ihr Teleskop 43 Sekunden nach dem Alarm im Eis in die entscheidende Richtung lenkte. Sie untersuchte mit dem Teleskop eine Himmelsregion um die Position, aus der das Neutrino eingeschlagen war, identifizierte mehr als 600 mögliche Ursprungsorte und befand schließlich, das Teilchen müsse aus TXS 0506+056 stammen.