Hier kommt für die Reihe „Astronomie ohne Teleskop“ etwas Neues, denn es ist eine Geschichte über ein Teleskop. Nicht das gewöhnliche Teleskop, das aus einer riesigen Masse Antarktik-Eis besteht, auf dessen Rückseite ein gewaltiger Filter – Erde genannt – gegen Myonen der kosmischen Strahlung angebracht ist.
Begonnen im Jahr 2005, nähert sich das IceCube Neutrino Observatorium seiner Fertigstellung durch den vor kurzem erfolgten Einbau von DeepCore, eines seiner Schlüsselkomponenten. Mit DeepCore ist das antarktische Observatorium in der Lage, sowohl den südlichen wie den nördlichen Himmel zu beobachten.
Neutrinos besitzen keine Ladung und da sie mit anderen Formen der Materie nur sehr schwach interagieren, sind sie schwierig zu messen. IceCube sucht wie viele andere Neutrinodetektoren nach der Cherenkov-Strahlung, die entsteht, wenn ein Neutrino mit einem Atom im Eis (bei IceCube) wechselwirkt und dabei ein hochenergetisches, geladenes Teilchen erzeugt, etwa ein Elektron oder ein Myon – die mit einer Geschwindigkeit davonfliegen, die größer als die Geschwindigkeit des Lichts im Eis ist.
Der Vorteil bei der Nutzung des antarktischen Eises als Neutrinodetektor liegt darin, daß es in einem riesigen Volumen verfügbar ist und über Tausende von Jahren während der Ablagerung der Druck die meisten Verunreinigungen herausgepresst hat. Das Eis wird dadurch zu einem sehr dichten, einheitlichen und durchsichtigen Medium. Man kann also nicht nur die kleinen Blitze der Cherenkov-Strahlung sehen, sondern auch zuverlässige Aussagen über die Flugbahn und das Energieniveau eines Neutrinos machen, welches jeden dieser kleinen Blitze verursachte.
IceCube besteht aus Seilen, an denen basketballgroße Cherenkov-Detektoren in gleichem Abstand in durch das Eis gebohrte Löcher auf nahezu 2.5 km Tiefe hinabgelassen werden. Die Komponente DeepCore ist ein dichter gepacktes Areal von Detektoren, die tief innerhalb von IceCube in reinstem Eis positioniert sind. Sie wurden entwickelt, um die Empfindlichkeit von IceCube für Neutrino-energien unterhalb von 1 TeV zu verbessern.
Vor Fertigstellung von DeepCore war es nur möglich, die Auswirkungen derjenigen Neutrinos genau zu messen, die sich aufwärts bewegten – Neutrinos also, die schon die Erde passiert hatten und wenn von kosmischer Herkunft, tatsächlich vom nördlichen Himmel gekommen waren. Alle nach unten fliegenden Neutrinos vom südlichen Himmel gingen im Hintergrundrauschen der aus der kosmischen Strahlung stammenden Myonen unter. Diese Myonen in der Lage, IceCube zu durchdringen und ihre eigene Cherenkov-Strahlung zu erzeugen, ohne das Neutrinos beteiligt sind.
Begonnen im Jahr 2005, nähert sich das IceCube Neutrino Observatorium seiner Fertigstellung durch den vor kurzem erfolgten Einbau von DeepCore, eines seiner Schlüsselkomponenten. Mit DeepCore ist das antarktische Observatorium in der Lage, sowohl den südlichen wie den nördlichen Himmel zu beobachten.
Neutrinos besitzen keine Ladung und da sie mit anderen Formen der Materie nur sehr schwach interagieren, sind sie schwierig zu messen. IceCube sucht wie viele andere Neutrinodetektoren nach der Cherenkov-Strahlung, die entsteht, wenn ein Neutrino mit einem Atom im Eis (bei IceCube) wechselwirkt und dabei ein hochenergetisches, geladenes Teilchen erzeugt, etwa ein Elektron oder ein Myon – die mit einer Geschwindigkeit davonfliegen, die größer als die Geschwindigkeit des Lichts im Eis ist.
Der Vorteil bei der Nutzung des antarktischen Eises als Neutrinodetektor liegt darin, daß es in einem riesigen Volumen verfügbar ist und über Tausende von Jahren während der Ablagerung der Druck die meisten Verunreinigungen herausgepresst hat. Das Eis wird dadurch zu einem sehr dichten, einheitlichen und durchsichtigen Medium. Man kann also nicht nur die kleinen Blitze der Cherenkov-Strahlung sehen, sondern auch zuverlässige Aussagen über die Flugbahn und das Energieniveau eines Neutrinos machen, welches jeden dieser kleinen Blitze verursachte.
IceCube besteht aus Seilen, an denen basketballgroße Cherenkov-Detektoren in gleichem Abstand in durch das Eis gebohrte Löcher auf nahezu 2.5 km Tiefe hinabgelassen werden. Die Komponente DeepCore ist ein dichter gepacktes Areal von Detektoren, die tief innerhalb von IceCube in reinstem Eis positioniert sind. Sie wurden entwickelt, um die Empfindlichkeit von IceCube für Neutrino-energien unterhalb von 1 TeV zu verbessern.
Vor Fertigstellung von DeepCore war es nur möglich, die Auswirkungen derjenigen Neutrinos genau zu messen, die sich aufwärts bewegten – Neutrinos also, die schon die Erde passiert hatten und wenn von kosmischer Herkunft, tatsächlich vom nördlichen Himmel gekommen waren. Alle nach unten fliegenden Neutrinos vom südlichen Himmel gingen im Hintergrundrauschen der aus der kosmischen Strahlung stammenden Myonen unter. Diese Myonen in der Lage, IceCube zu durchdringen und ihre eigene Cherenkov-Strahlung zu erzeugen, ohne das Neutrinos beteiligt sind.
Mit der größeren Empfindlichkeit, die DeepCore nun in Verbindung mit IceTop liefert, ist es jetzt für IceCube möglich, Neutrinobeobachtungen auch vom Südhimmel durchzuführen. IceTop ist ein Satz Cherenkov-Detektoren, die an der Oberfläche aufgestellt und in der Lage sind, Cherenkov-Strahlung der von außen kommenden, an der Oberfläche eingetretenen Myonen von der Cherenkov-Strahlung der Neutrinos zu unterscheiden.
Das Bild zeigt die nördliche Hemisphäre im Blick von AMANDA (Antarctic Myon and Neutrino Detector Array). Das rechte Bild die Möglichkeiten der Neutrinomessung mit IceCube. Nach Halzen
Das Hauptaugenmerk der wissenschaftlichen Arbeit bei IceCube liegt darauf, Neutrinopunktquellen am Himmel zu ermitteln, die Supernovae und Gammastrahlenausbrüche beinhalten könnten. Man vermutet, daß 99% der Energiefreisetzung bei einer Supernova vom Typ 2 auf Neutrinos entfallen – als Folge davon verliert man eine ganze Menge an Information, wenn man sich nur auf die emittierte elektromagnetische Strahlung konzentriert.
Man hofft zudem, daß IceCube einen indirekten Hinweis auf die Dunkle Materie liefern könnte. Die Idee dahinter ist folgende: wenn ein wenig Dunkle Materie im Kern der Sonne eingeschlossen wurde, könnte diese durch die dort herrschende extreme Schwerkraft vernichtet werden. Solch ein Ereignis sollte einen plötzlichen Ausbruch an hochenergetischen Neutrinos verursachen, unabhängig von dem normalen Neutrinofluß, der das Ergebnis der solaren Fusionsreaktionen ist. Das ist eine lange Kette an Vermutungen, um indirekte Hinweise für etwas Unbekanntes zu gewinnen, aber man wird sehen.
Von Steve Nerlich in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff
Das Bild zeigt die nördliche Hemisphäre im Blick von AMANDA (Antarctic Myon and Neutrino Detector Array). Das rechte Bild die Möglichkeiten der Neutrinomessung mit IceCube. Nach Halzen
Das Hauptaugenmerk der wissenschaftlichen Arbeit bei IceCube liegt darauf, Neutrinopunktquellen am Himmel zu ermitteln, die Supernovae und Gammastrahlenausbrüche beinhalten könnten. Man vermutet, daß 99% der Energiefreisetzung bei einer Supernova vom Typ 2 auf Neutrinos entfallen – als Folge davon verliert man eine ganze Menge an Information, wenn man sich nur auf die emittierte elektromagnetische Strahlung konzentriert.
Man hofft zudem, daß IceCube einen indirekten Hinweis auf die Dunkle Materie liefern könnte. Die Idee dahinter ist folgende: wenn ein wenig Dunkle Materie im Kern der Sonne eingeschlossen wurde, könnte diese durch die dort herrschende extreme Schwerkraft vernichtet werden. Solch ein Ereignis sollte einen plötzlichen Ausbruch an hochenergetischen Neutrinos verursachen, unabhängig von dem normalen Neutrinofluß, der das Ergebnis der solaren Fusionsreaktionen ist. Das ist eine lange Kette an Vermutungen, um indirekte Hinweise für etwas Unbekanntes zu gewinnen, aber man wird sehen.
Von Steve Nerlich in Universe Today – Übersetzt von Harald Horneff
