Geisterteilchen auf sternbildende Galaxie in 11 Milliarden Lichtjahren Entfernung zurückgeführt

Astronomen identifizierten eine Galaxie mit dem Spitznamen "Shadow Blaster", die 11 Milliarden Lichtjahre entfernt ist, als mögliche Quelle für ein von IceCube in der Antarktis nachgewiesenes Neutrino.nature+1
Die Entdeckung stellt die Annahme infrage, dass hochenergetische Neutrinos in der Nähe aktiver Schwarzer Löcher entstehen, und legt nahe, dass allein heftige Sternentstehung sie erzeugen kann.nao+1
Kompakte Starburst-Galaxien wie Shadow Blaster könnten laut der Studie etwa 20 % des hochenergetischen Neutrino-Hintergrunds ausmachen, der die Erde durchflutet.nature+1

Astronomen haben ein hochenergetisches Neutrino, das vom IceCube-Observatorium in der Antarktis nachgewiesen wurde, mit einer weit entfernten, staubverhangenen Galaxie in 11 Milliarden Lichtjahren Entfernung in Verbindung gebracht – ein Ergebnis, das langjährige Annahmen über den Ursprung der schwer fassbaren Teilchen des Universums infrage stellt.

Ein Geisterteilchen findet ein Zuhause

In einer am 17. Juni in Nature Astronomy veröffentlichten Studie identifizierte ein internationales Team unter der Leitung von Yuji Urata von der MITOS Science Co. in Taiwan eine extrem leuchtkräftige Galaxie mit der Katalogbezeichnung JCMT0402−0424, Spitzname "Shadow Blaster", als mögliche Quelle für eine der hochenergetischen Neutrino-Detektionen von IceCube. Die Galaxie, die sich am kosmischen Mittag befindet – der Epoche vor etwa 11 Milliarden Jahren, als die Sternentstehung im Universum ihren Höhepunkt erreichte –, leuchtet im Infrarotbereich mit der Billionenfachen Leuchtkraft der Sonne.phys+1

Unter Verwendung des Gemini-North-Teleskops auf dem Maunakea in Hawaii, gefolgt von Beobachtungen mit dem Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), stellten die Forscher fest, dass die enorme Energieabgabe der Galaxie vollständig durch intensive Sternentstehung angetrieben wird. Entscheidend ist, dass das Team keine Beweise für einen aktiven galaktischen Kern – ein sich ernährendes supermassereiches Schwarzes Loch – fand, das das System antreibt.nao+1

Sternentstehung als kosmischer Beschleuniger

Die Entdeckung stellt die vorherrschende Ansicht auf den Kopf, dass hochenergetische Neutrinos aus Umgebungen um aktive Schwarze Löcher stammen müssen. Frühere IceCube-Ergebnisse hatten auf aktive Galaxien wie NGC 1068 als Neutrinoquellen hingewiesen. Shadow Blaster legt einen anderen Mechanismus nahe: Die heftigen Prozesse der Sterngeburt allein – Supernovae, Sternwinde und Stoßwellen, die durch dichtes Gas rasen – können kosmische Strahlung auf Energien beschleunigen, die hoch genug sind, um Neutrinos zu erzeugen.attheu.utah+2

"Falls bestätigt, wäre Shadow Blaster die erste staubige, sternbildende Galaxie überhaupt, die direkt mit einem hochenergetischen Neutrinoereignis in Verbindung gebracht wird", bemerkten die Forscher.courthousenews

Auswirkungen auf den Neutrino-Hintergrund

Das Team schätzt, dass kompakte, gasreiche Starburst-Galaxien wie Shadow Blaster etwa 20 Prozent des diffusen hochenergetischen Neutrino-Hintergrunds ausmachen könnten, den IceCube gemessen hat und der aus allen Richtungen auf die Erde trifft. Dies verbindet die Neutrino-Produktion mit der Hauptepoche der kosmischen Sternentstehung und eröffnet, wie die Autoren beschreiben, einen neuen Weg, die Galaxienentwicklung mithilfe der Neutrino-Astronomie zu untersuchen.nature+2

Das Ergebnis wurde gemeinsam von NOIRLab, das Gemini North betreibt, und dem National Astronomical Observatory of Japan, das ALMA mitbetreibt, bekannt gegeben.nao+1

Quellen (27)