Astrophysikalische Boten

Auf ihrem Weg durchs Universum wechselwirken die hadronischen Teilchen der kosmischen Strahlung mit Materie und Strahlungsfeldern. Dabei werden Gammastrahlen und Neutrinos erzeugt. Diese elektrisch neutralen Boten erreichen die Erde ohne Umwege und liefern ergänzende Informationen. Die Interpretation dieser Beobachtungen stellt jedoch eine weitere Herausforderung dar. Gammastrahlen können auch durch nicht-hadronische Prozesse erzeugt werden, die von Signaturen der Teilchenbeschleunigung unterschieden werden müssen. Neutrinos sind ein direktes Zeichen für hadronische Prozesse. Allerdings zeigen sie nur eine schwache Wechselwirkung und lassen sich daher schwer nachweisen. Die Kombination von Beobachtungen verschiedener kosmischer Boten gewährt einen detaillierten Blick auf energiereiche astrophysikalische Objekte. Wir besitzen damit ein neues „Labor“, mit dem sich Teilchenphysik bei extremen Energien untersuchen lässt.

Dank groß angelegter Experimente in den letzten zehn bis 20 Jahren sind inzwischen viele relevante Datensätze verfügbar. So haben beispielsweise die Pierre Auger- und Telescope Array-Experimente Daten zur Ultrahochenergie-Strahlung gesammelt, das IceCube-Observatorium liefert Neutrino-Daten. Im Bereich der Gamma-Astronomie arbeitet die Gruppe „Astrophysical Messengers“ mit der MPP-Gruppen für MAGIC und CTA zusammen. Unser Ziel ist es, fortgeschrittene statistische Analysemethoden zu entwickeln. Damit wollen wir das Potenzial der verfügbaren Daten voll ausschöpfen und ein tieferes Verständnis der möglichen Quellen dieser energiereichen Teilchen gewinnen. Die neuen Ansätze sollen die aktuelle Forschung ergänzen, indem sie eine engere Verbindung zwischen Theorie und experimentellen Daten schaffen und Informationen aus verschiedenen Beobachtungen wirkungsvoll kombinieren.