A high-energy neutrino event detected by IceCube on 22 September 2017 was coincident in direction and time with a gamma-ray flare from the blazar TXS 0506+056. Prompted by this association, we investigated 9.5 years of IceCube neutrino observations to search for excess emission at the position of the blazar. We found an excess of high-energy neutrino events, with respect to atmospheric backgrounds, at that position between September 2014 and March 2015. Allowing for time-variable flux, this constitutes 3.5σ evidence for neutrino emission from the direction of TXS 0506+056, independent of and prior to the 2017 flaring episode. This suggests that blazars are identifiable sources of the high-energy astrophysical neutrino flux.

Individual astrophysical sources previously detected in neutrinos are limited to the Sun and the supernova 1987A, whereas the origins of the diffuse flux of high-energy cosmic neutrinos remain unidentified. On 22 September 2017 we detected a high-energy neutrino, IceCube-170922A, with an energy of approximately 290 TeV. Its arrival direction was consistent with the location of a known gamma-ray blazar TXS 0506+056, observed to be in a flaring state. An extensive multi-wavelength campaign followed, ranging from radio frequencies to gamma-rays. These observations characterize the variability and energetics of the blazar and include the first detection of TXS 0506+056 in very-high-energy gamma-rays. This observation of a neutrino in spatial coincidence with a gamma-ray emitting blazar during an active phase suggests that blazars may be a source of high-energy neutrinos.

Results from the IceCube Neutrino Observatory have recently provided compelling evidence for the existence of a high energy astrophysical neutrino flux utilizing a dominantly Southern Hemisphere data set consisting primarily of ν(e) and ν(τ) charged-current and neutral-current (cascade) neutrino interactions. In the analysis presented here, a data sample of approximately 35,000 muon neutrinos from the Northern sky is extracted from data taken during 659.5 days of live time recorded between May 2010 and May 2012. While this sample is composed primarily of neutrinos produced by cosmic ray interactions in Earth's atmosphere, the highest energy events are inconsistent with a hypothesis of solely terrestrial origin at 3.7σ significance. These neutrinos can, however, be explained by an astrophysical flux per neutrino flavor at a level of Φ(E(ν))=9.9(-3.4)(+3.9)×10(-19) GeV(-1) cm(-2) sr(-1) s(-1)(E(ν)/100 TeV(-2), consistent with IceCube's Southern-Hemisphere-dominated result. Additionally, a fit for an astrophysical flux with an arbitrary spectral index is performed. We find a spectral index of 2.2(-0.2)(+0.2), which is also in good agreement with the Southern Hemisphere result.

The IceCube Neutrino Observatory has established the existence of a high-energy all-sky neutrino flux of astrophysical origin. This discovery was made using events interacting within a fiducial region of the detector surrounded by an active veto and with reconstructed energy above 60 TeV, commonly known as the high-energy starting event sample, or HESE. We revisit the analysis of the HESE sample with an additional 4.5 years of data, newer glacial ice models, and improved systematics treatment. This paper describes the sample in detail, reports on the latest astrophysical neutrino flux measurements, and presents a source search for astrophysical neutrinos. We give the compatibility of these observations with specific isotropic flux models proposed in the literature as well as generic power-law-like scenarios. Assuming $\nu_e:\nu_\mu:\nu_\tau=1:1:1$, and an equal flux of neutrinos and antineutrinos, we find that the astrophysical neutrino spectrum is compatible with an unbroken power law, with a preferred spectral index of ${2.87}^{+0.20}_{-0.19}$ for the $68.3\%$ confidence interval.

Since the recent detection of an astrophysical flux of high energy neutrinos, the question of its origin has not yet fully been answered. Much of what is known about this flux comes from a small event sample of high neutrino purity, good energy resolution, but large angular uncertainties. In searches for point-like sources, on the other hand, the best performance is given by using large statistics and good angular reconstructions. Track-like muon events produced in neutrino interactions satisfy these requirements. We present here the results of searches for point-like sources with neutrinos using data acquired by the IceCube detector over seven years from 2008--2015. The discovery potential of the analysis in the northern sky is now significantly below $E_\nu^2d\phi/dE_\nu=10^{-12}\:\mathrm{TeV\,cm^{-2}\,s^{-1}}$, on average $38\%$ lower than the sensitivity of the previously published analysis of four years exposure. No significant clustering of neutrinos above background expectation was observed, and implications for prominent neutrino source candidates are discussed.

We report a quasidifferential upper limit on the extremely-high-energy (EHE) neutrino flux above $5\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{6}\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$ based on an analysis of nine years of IceCube data. The astrophysical neutrino flux measured by IceCube extends to PeV energies, and it is a background flux when searching for an independent signal flux at higher energies, such as the cosmogenic neutrino signal. We have developed a new method to place robust limits on the EHE neutrino flux in the presence of an astrophysical background, whose spectrum has yet to be understood with high precision at PeV energies. A distinct event with a deposited energy above $1{0}^{6}\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$ was found in the new two-year sample, in addition to the one event previously found in the seven-year EHE neutrino search. These two events represent a neutrino flux that is incompatible with predictions for a cosmogenic neutrino flux and are considered to be an astrophysical background in the current study. The obtained limit is the most stringent to date in the energy range between $5\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{6}$ and $2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{10}\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. This result constrains neutrino models predicting a three-flavor neutrino flux of ${E}_{\ensuremath{\nu}}^{2}{\ensuremath{\phi}}_{{\ensuremath{\nu}}_{e}+{\ensuremath{\nu}}_{\ensuremath{\mu}}+{\ensuremath{\nu}}_{\ensuremath{\tau}}}\ensuremath{\simeq}2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}8}\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}/{\mathrm{cm}}^{2}\text{ }\mathrm{sec}\text{ }\mathrm{sr}$ at $1{0}^{9}\text{ }\text{ }\mathrm{GeV}$. A significant part of the parameter space for EHE neutrino production scenarios assuming a proton-dominated composition of ultra-high-energy cosmic rays is disfavored independently of uncertain models of the extragalactic background light which previous IceCube constraints partially relied on.