NASA-Ballon PUEO erreicht 120.000 Fuß Höhe zur Neutrino-Suche

Die zweite wissenschaftliche Ballonmission im Rahmen der antarktischen Ballonkampagne der NASA, welche die Nutzlast für Ultrahoch-Energie-Beobachtungen (PUEO) trägt, hat erfolgreich ihre geplante Schwebehöhe erreicht. Der Start dieses wissenschaftlichen Unterfangens erfolgte am Samstag, dem 20. Dezember 2025, in der Nähe der McMurdo Station der U.S. National Science Foundation auf dem Ross-Schelfeis. Aktuell operiert der Ballon in einer Höhe von etwa 120.000 Fuß, tief in der Stratosphäre, einem idealen Bereich für diese Langzeitflüge aufgrund der stabilen polaren Windmuster.

Die PUEO-Mission ist darauf ausgelegt, Radiosignale zu detektieren, die entstehen, wenn ultra-hochenergetische Neutrinos aus dem Weltraum auf das antarktische Eis treffen. Diese extrem energiereichen Teilchen liefern entscheidende Informationen über gewalttätige astrophysikalische Vorgänge, wie die Entstehung Schwarzer Löcher und die Verschmelzung von Neutronensternen. Darüber hinaus wird PUEO nach Radiopulsen von Luftschauern ultra-hochenergetischer kosmischer Strahlen in der Atmosphäre suchen. Dieses Vorhaben stellt die erste Ballonmission der NASA im Rahmen des Programms „Astrophysics Pioneers“ dar, welches anspruchsvolle astrophysikalische Forschung zu geringeren Kosten im Vergleich zu einer Weltraummission fördert.

Das PUEO-Instrument baut auf dem Erbe der ANITA-Mission auf, indem es fortschrittliche Filtertechniken implementiert, um eine um eine Größenordnung bessere Empfindlichkeit zu erzielen. Die ANITA-Mission, die zwischen 2006 und 2016 vier Flüge absolvierte, diente als Vorgänger und lieferte strenge Einschränkungen für den Fluss diffuser Neutrinos oberhalb von 10 hoch 19,5 eV. PUEO nutzt zur Signalgenerierung eine Technik namens Interferometrie, bei der Signale von mehreren Radioantennen kombiniert werden.

Die wissenschaftliche Leitung für die PUEO-Mission obliegt Dr. Abigail G. Vieregg von der University of Chicago, die auch als David N. Schramm Direktorin des Kavli Institute for Cosmological Physics fungiert. Die PUEO-Trägerstruktur wird von einem Array von Radiofrequenzempfängern getragen, die darauf ausgelegt sind, die Signale von Neutrinos zu messen, die durch den antarktischen Eisschild wandern. Die Kampagne 2025 umfasste auch die GAPS-Mission, die früher gestartet wurde, um nach Teilchen im Zusammenhang mit Dunkler Materie zu suchen.

Die Nutzung von Null-Druck-Ballons ist wegen ihrer Robustheit und Eignung für Langzeitflüge unter polaren Bedingungen vorteilhaft, da sie sich im Gleichgewicht mit ihrer Umgebung befinden und konstante Sonneneinstrahlung erhalten. Die Starts für diese antarktischen Kampagnen erfolgen typischerweise nahe der McMurdo Station, wobei die Flüge im Dezember beginnen, um die Vorteile des australen Sommers mit nahezu kontinuierlichem Tageslicht zu nutzen. Die PUEO-Mission wird durch die Kombination von Boden- und Ballon-basierten Detektionsmethoden, wie sie auch beim RNO-G-Experiment in Grönland angewandt werden, die Empfindlichkeit für die energiereichsten Neutrinos über 10 hoch 18 Elektronenvolt steigern, was eine Ergänzung zu bodengestützten Detektoren wie IceCube darstellt. Die Mission zielt darauf ab, die weltweit führende Empfindlichkeit für ultra-hochenergetische Neutrinos bei Energien über 1 EeV zu erreichen.