Jetphysik Über das Multimessenger-Spektrum

• Antragstellerin: Professorin Sara Buson, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 443220636

Die Quellen von hochenergetischer kosmischer Strahlung sind zu einem großen Teil unbekannt trotz jahrzehntelanger Forschung. Es ist herausfordernd, die Herkunft von kosmischer Strahlung zurückzuverfolgen, da die Strahlung durch magnetische Felder abgelenkt wird. Hochenergetische Neutrinos werden in Wechselwirkungen von kosmischer Strahlung mit Umgebungsmaterie oder Photonenfeldern produziert. Diese Wechselwirkungen erzeugen geladene und neutrale Pionen, die in Neutrinos und Gammastrahlung zerfallen. Anders als kosmische Strahlung können Neutrinos große Entfernungen ohne Ablenkung oder signifikante Absorption zurücklegen. Das macht sie zu einem wertvollen Messenger, um die Quellen von kosmischer Strahlung zu finden. Aktive Galaxienkerne gehören zu den führenden Kandidaten für die Produktion von hochenergetischen Neutrinos. Besonders hervorzuheben ist die Unterklasse der Blazare, die ein supermassereiches Schwarzes Loch im Zentrum einer Galaxie beschreiben, das leistungsstarke relativistische Jets startet, die fast direkt in Richtung der Erde zeigen. Diese Jets können Teilchen zu extrem hohen Energien beschleunigen, wodurch potentiell Gammastrahlung und Neutrinos in hadronischen Prozessen produziert werden. Blazare sind die größte Population von Quellen, die im Gammabereich vom Fermi-LAT detektiert werden. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Synergien zwischen Neutrino Observatorien und den follow-up Möglichkeiten des Fermi-LAT zu nutzen. Gleichzeitig sollen die sich ergänzenden Eigenschaften von IceCube und KM3NeT genutzt werden. Das Projekt beinhaltet die Nutzung von Archivdaten und neu berichteten Neutrino Events, die in Echtzeit von IceCube und KM3NeT berichtet werden. Die Anfangsphase des Projektes beinhaltet die Einarbeitung in das Forschungsgebiet, die benötigten Methoden und dafür benötigte Werkzeuge. Danach werden führende Beiträge zu Echtzeit-Aktivitäten von Fermi-LAT geleistet. Nach Erhalt einer Benachrichtigung zu einer Neutrino-Detektion, wird eine gezielte Analyse von Gamma-Daten ausgeführt, um nach Emissionen von bekannten und transienten Quellen in der Lokalisierungsregion des Neutrinos zu suchen. Die elektromagnetischen Eigenschaften der möglichen astrophysikalischen Quellen in der Nähe des Neutrinos Events werden untersucht. In der finalen Projektphase wird die Stichprobe von Blazaren untersucht, die räumlich mit hochenergetischen Neutrino Events zusammenfallen. Dabei werden die Eigenschaften der Stichprobe mit denen der allgemeinen Gammastrahlen-Blazar Population verglichen, die mit dem Fermi-LAT beobachtet wird. Weiterführend werden die Blazar-Unterklassen, namentlich BL LAC Objekte und flat-spectrum radio quasars, getrennt voneinander untersucht. Dabei werden potentielle Muster zwischen den Eigenschaften in Gammastrahlung und in Neutrino Beobachtungen untersucht.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5195: Relativistische Jets in Aktiven Galaxien
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Karl Mannheim, Ph.D.