Italiaanse astrofysicus onderzoekt kosmische achtergrondstraling op Amundsen-Scott Station

De Italiaanse astrofysicus Sofia Fatigoni verricht cruciaal onderzoek naar de kosmische microgolfachtergrond (CMB) vanaf het Amundsen-Scott Station. Deze basis bevindt zich op de Zuidpool, een locatie waar de temperatuur, mede door de windchill, regelmatig daalt tot wel min 50 graden Celsius. Het station ligt op een hoogte van 2835 meter boven zeeniveau op het Antarctische ijsplateau. Het is vernoemd naar de ontdekkingsreizigers die de geografische Zuidpool bereikten in 1911 en 1912.

De barre omstandigheden op deze plek – de extreme kou en de afgelegen ligging – zijn juist wat het zo waardevol maakt voor de astrofysica. Deze factoren garanderen een minimale luchtvervuiling en nagenoeg geen vocht, wat een ideale omgeving schept voor nauwkeurige observaties. Dr. Fatigoni richt haar aandacht voornamelijk op het BICEP Array-telescoopproject. Het hoofddoel van dit initiatief is het opsporen van de sporen van primaire zwaartekrachtsgolven, die verankerd zouden zijn in de CMB. Volgens de heersende kosmologische modellen zijn deze golven ontstaan in de allereerste momenten na de Oerknal, tijdens de periode van kosmische inflatie.

Het succesvol detecteren van de zogenaamde B-modi van de CMB-polarisatie zou een directe, experimentele bevestiging leveren van de inflatietheorie. De kosmische microgolfachtergrond, beter bekend als de overblijfselen van de Oerknal, is in wezen de nagloed van warmte die overbleef na de ‘laatste verstrooiing’. Dit vond plaats circa 380.000 jaar na de Oerknal. Het spectrum van deze straling vertoont een perfecte overeenkomst met dat van een zwart lichaam met een temperatuur van 2,725 Kelvin.

Het BICEP Array-project bouwt voort op eerdere experimenten, waaronder BICEP1 (uitgevoerd tussen 2006 en 2008) en BICEP2 (2010–2012). De huidige opstelling bestaat uit vier cryogene telescopen. De eerste begon al in 2019 met dataverzameling, gevolgd door de tweede in 2022. De instrumenten zijn ontworpen om de polarisatie van de CMB met uitzonderlijke precisie te meten. Dit is cruciaal om het signaal van de primaire zwaartekrachtsgolven te scheiden van storende factoren, zoals galactisch stof, wat in 2014 al een complicatie vormde bij de analyse van de BICEP2-data.

Het leven op het station, dat wordt beheerd door de National Science Foundation van de VS binnen het kader van het United States Antarctic Program (USAP), is opmerkelijk vergelijkbaar met omstandigheden op Mars. Dit komt door de constante poolzon die afgewisseld wordt met een nacht van zes maanden. Het station biedt plaats aan maximaal 150 personen in de zomer, terwijl ongeveer 50 wetenschappers en ondersteunend personeel de strenge winter doorkomen, geïsoleerd van halverwege februari tot eind oktober. Vanwege de beweging van het ijsplateau, dat jaarlijks ongeveer 10 meter verschuift, moet de markering van de geografische Zuidpool elk jaar opnieuw worden geplaatst. Deze unieke kenmerken maken de locatie onmisbaar voor diverse astronomische projecten, waaronder de werking van de IceCube-neutrinotelescoop.

Het werk dat Sofia Fatigoni en haar collega’s hier verrichten, is van fundamenteel belang. Ze proberen immers licht te werpen op de allereerste momenten van het bestaan van ons universum. Als de B-modi, veroorzaakt door zwaartekrachtsgolven, daadwerkelijk worden gedetecteerd, zal het inflatiemodel transformeren van een theoretisch concept naar een empirisch bewezen feit. Dit zou een compleet nieuw tijdperk inluiden in de kosmologie.