Neutrinos auf der Spur

27.11.2018

Schwarze Löcher und andere extrem energiereiche Umgebungen im Universum: Auf diesem Gebiet lehrt und forscht Sara Buson. Sie ist als Juniorprofessorin neu an den Würzburger Lehrstuhl für Astronomie gekommen.

Sara Buson, seit August 2018 neue Juniorprofessorin für Astrophysik an der Universität Würzburg. (Bild: Jeffrey Magill)

Es ist erst wenige Monate her, dass die Astrophysikerin Sara Buson eine besonders spannende Zeit erlebt hat. In ihrem Büro bei der NASA war sie mit einer Datenanalyse beschäftigt, die im Juli 2018 in einer Publikation in „Science“ gipfelte. Das Forschungsergebnis, das darin beschrieben wurde, ging weltweit durch die Medien. „Erstmals die Quelle eines kosmischen Neutrinos identifiziert“. So oder ähnlich hießen seinerzeit die Überschriften.

Was zuvor passiert war? An einem Tag im September 2017 hatte der Teilchendetektor IceCube in der Antarktis ein sehr energiereiches Neutrino gemessen. Das passiert nicht alle Tage, denn Neutrinos lassen sich nur schwer nachweisen: Sie besitzen fast keine Masse, sie treten kaum in Wechselwirkung mit ihrer Umwelt. Sie rasen durch das Universum und durchdringen Galaxien, Planeten und den menschlichen Körper fast spurlos.

Hohe Energie deutete auf kosmischen Ursprung hin

Für Spannung sorgte die hohe Energie des gemessenen Neutrinos – denn das wies darauf hin, dass es nicht von der Sonne stammte, sondern von weiter weg. Und woher solche kosmischen Neutrinos kommen, war bis dahin unklar.

Also lief nach der Messung des Neutrinos am IceCube umgehend die Forschungsmaschinerie der weltweit vernetzten Astrophysik-Gemeinde an: Flugs wurden die Daten analysiert, die das Weltraumteleskop Fermi-LAT aus der Herkunftsrichtung des Neutrinos aufgenommen hatte. Für die Analysen waren Sara Buson und ihre deutsche Kollegin Anna Franckowiak vom DESY-Forschungszentrum Zeuthen bei Berlin zuständig.

Neutrino aus einer anderen Galaxis

Das Ergebnis: Anhand von Gammastrahlung, die aus der gleichen Richtung kam, konnten die zwei Forscherinnen die Herkunft des kosmischen Neutrinos ermitteln. Es kam aus dem Sternbild Orion: Dort ging es von der Galaxie TXS0506+056 aus, aus deren Zentrum ein Schwarzes Loch mit unvorstellbarer Wucht Partikelströme ins Universum schießt.

Einer dieser Ströme, Jets genannt, zeigt direkt in Richtung Erde. „Der Blazar war zum Zeitpunkt der Neutrino-Detektion in der aktivsten Phase, in der Fermi ihn seit über einem Jahrzehnt beobachtet hatte”, so Sara Buson.

Preis für die Forschungsarbeit erhalten

Eine neue Erkenntnis gewonnen und in einer Top-Zeitschrift publiziert: Dafür wurde die Italienerin Buson am 23. Oktober 2018 ausgezeichnet. In der Botschaft ihres Heimatlandes in Washington erhielt sie einen der mit 3.000 US-Dollar dotierten ISSNAF-Preise für junge Forscher. ISSNAF ist eine Stiftung, die „Italian Scientists and Scholars of North America Foundation”.

Als Juniorprofessorin nach Würzburg

Im Sommer 2018 ist Sara Buson von der NASA an die Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU) gewechselt. Hier hat sie eine Juniorprofessur für Hochenergie-Astrophysik am Lehrstuhl für Astronomie übernommen – ein guter Karriereschritt. Die Würzburger Astrophysik sei für ihren Forschungsschwerpunkt eine weltweit renommierte Adresse, wie Buson sagt.

An der JMU wird sich die neue Professorin weiterhin mit Neutrinos und anderen „Botschaftern“ aus dem Universum befassen. Ein Ziel dieser Arbeit ist es, die physikalischen Prozesse besser zu verstehen, die sich im Universum in extrem energiereichen Umgebungen abspielen – dazu gehören auch Schwarze Löcher.

In der Astrophysik seien Studierende richtig, die sich für die Entstehung des Kosmos und die dortigen Vorgänge interessieren. „Aus vielen Daten ein Puzzle zusammensetzen, das ein immer genaueres Bild vom Universum ergibt“, das müsse der Antrieb sein, sagt Buson.

Werdegang von Sara Buson

Sara Buson, Jahrgang 1980, stammt aus Pernumia bei Padua. Sie hat an der Universität Padua Astrophysik studiert und wurde dort auch promoviert. In ihrer Postdoc-Zeit wechselte sie 2015 in die USA. Dort forschte sie mit einer NASA-Postdoc-Fellowship am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. Im August 2018 folgte sie dem Ruf auf die Juniorprofessur für Hochenergie-Astrophysik an der JMU.