Aus einer Pressemitteilung der University of Wisconsin:
Obwohl sich das IceCube Neutrino Observatory am Südpol noch im Bau befindet, liefert es bereits wissenschaftliche Ergebnisse - einschließlich einer frühen Entdeckung eines Phänomens, für dessen Untersuchung das Teleskop nicht einmal entwickelt wurde.
IceCube erfasst Signale notorisch schwer fassbarer, aber wissenschaftlich faszinierender subatomarer Partikel, die als Neutrinos bezeichnet werden. Das Teleskop konzentriert sich auf hochenergetische Neutrinos, die sich durch die Erde bewegen und Informationen über weit entfernte kosmische Ereignisse wie Supernovas und Schwarze Löcher in dem von der Nordhalbkugel aus sichtbaren Teil des Weltraums liefern.
Eine der Herausforderungen beim Nachweis dieser relativ seltenen Partikel besteht jedoch darin, dass das Teleskop ständig von anderen Partikeln bombardiert wird, darunter viele, die durch kosmische Strahlen erzeugt werden, die mit der Erdatmosphäre über der südlichen Himmelshälfte interagieren. Für die meisten IceCube-Neutrino-Physiker sind diese Teilchen lediglich Hintergrundgeräusche, aber die Forscher Rasha Abbasi und Paolo Desiati von der Universität Wisconsin-Madison in Zusammenarbeit mit Juan Carlos Díaz-Vélez erkannten eine Chance in den Daten der kosmischen Strahlung.
„IceCube wurde nicht gebaut, um kosmische Strahlen zu betrachten. Kosmische Strahlung wird als Hintergrund betrachtet “, sagt Abbasi. "Wir haben jedoch Milliarden von Ereignissen mit kosmischen Hintergrundstrahlen, die sich als sehr aufregend erwiesen haben."
Abbasi sah ein ungewöhnliches Muster, als sie eine „Himmelskarte“ der relativen Intensität kosmischer Strahlen betrachtete, die auf die südliche Erdhalbkugel gerichtet waren, wobei ein Überschuss an kosmischen Strahlen in einem Teil des Himmels und ein Defizit in einem anderen Teil entdeckt wurde. Eine ähnliche Einseitigkeit, die als "Anisotropie" bezeichnet wird, wurde von früheren Experimenten auf der Nordhalbkugel beobachtet, sagt sie, aber ihre Quelle ist immer noch ein Rätsel.
"Am Anfang wussten wir nicht, was uns erwarten würde. Diese Anisotropie, die sich bis zum Himmel der südlichen Hemisphäre erstreckt, ist ein zusätzliches Puzzleteil um diesen rätselhaften Effekt - ob es sich um das uns umgebende Magnetfeld oder um die Wirkung eines nahe gelegenen Supernova-Überrests handelt, wissen wir nicht “, sagt Abbasi .
Das neue Ergebnis wird am 1. August in The Astrophysical Journal Letters veröffentlicht, die von der American Astronomical Society veröffentlicht wurden.
Eine mögliche Erklärung für das unregelmäßige Muster sind die Überreste einer explodierten Supernova, wie beispielsweise der relativ junge Supernova-Überrest Vela in der Nähe, dessen Position einem der Hotspots für kosmische Strahlen in der Anisotropie-Himmelskarte entspricht. Das Muster der kosmischen Strahlung zeigt auch detailliertere Informationen über die interstellaren Magnetfelder, die durch bewegte Gase geladener Teilchen in der Nähe der Erde erzeugt werden, die schwer zu untersuchen und kaum zu verstehen sind.
Derzeit "können wir einige Modelle vorhersagen, haben jedoch keine konkreten Kenntnisse über das Magnetfeld in kleinen Maßstäben", sagt Abbasi. "Es wäre wirklich schön, wenn wir das tun würden - wir hätten auf diesem Gebiet viel mehr Fortschritte gemacht."
Da fast alle kosmischen Signale von den interstellaren Magnetfeldern beeinflusst werden, würde ein besseres Gesamtbild dieser Felder eine Vielzahl von Physik- und Astronomiestudien unterstützen, sagt sie und fügt hinzu, dass ihre neu berichteten Ergebnisse einige vorgeschlagene Theorien über die Quelle der ausschließen Anisotropie der nördlichen Hemisphäre.
Die IceCube-Gruppe erweitert derzeit ihre Analyse, um das Verständnis der Anisotropie in einem detaillierteren Maßstab zu verbessern und ihre möglichen Ursachen weiter zu untersuchen. Während in der neu veröffentlichten Studie Daten aus den Jahren 2007 und 2008 von nur 22 optischen Detektorzeichenfolgen im IceCube-Teleskop verwendet wurden, analysieren sie jetzt Daten von 59 der 79 bisher vorhandenen Zeichenfolgen. Nach seiner Fertigstellung im Jahr 2011 wird das von der National Science Foundation unterstützte Teleskop einen Kubikkilometer antarktisches Eis mit 86 Strings füllen, die mehr als 5.000 digitale optische Sensoren enthalten.
"Das ist aufregend, weil dieser Effekt die" rauchende Waffe "für unser lang ersehntes Verständnis der Quelle energiereicher kosmischer Strahlen sein könnte", sagt Abbasi.
