Anomale IJs-Signalen: Wetenschappelijk Raadsel ANITA Staat Op Het Punt Opgelost Te Worden Door Nieuwe PUEO-Missie

Bijna tien jaar geleden ving het wetenschappelijke instrument ANITA, hoog boven de ijzige vlaktes van Antarctica, iets op wat onmogelijk leek. Vandaag de dag staat dit wetenschappelijke raadsel, dat de standaard natuurkundige modellen op de proef stelde, op het punt van een mogelijke oplossing. Dankzij nieuwe, onafhankelijke onderzoeken en de inzet van het geavanceerde PUEO-experiment (Payload for Ultrahigh Energy Observations) staat de wetenschappelijke gemeenschap dichter dan ooit bij het ontrafelen van de aard van deze mysterieuze signalen.

De kern van de anomalie: signalen die er niet zouden mogen zijn

Tussen 2016 en 2018 detecteerde het ANITA-experiment (Antarctic Impulsive Transient Antenna), een reeks radio-impulsen opgevangen door radioantennes op een hooggelegen ballon boven Antarctica. Wat de waarnemingen zo vreemd maakte, was de invalshoek van de signalen: ongeveer 30 graden onder de horizon.

Deze baan betekende dat de bron van de signalen zich diep onder het ijsoppervlak bevond. Radio-uitzendingen zouden hierdoor duizenden kilometers dichte aardkorst moeten doorkruisen, wat onvermijdelijk zou leiden tot volledige absorptie van de golven.

Oorspronkelijk was het instrument ontworpen om extreem hoogenergetische neutrino's uit de ruimte te registreren. Deze neutrino's zouden, bij interactie met het ijs, radiostraling veroorzaken (het Askaryan-effect). De afwijkende signalen vertoonden echter niet de verwachte kenmerken van neutrino's.

De afgelopen jaren is er veel werk verricht om de gegevens van ANITA onafhankelijk te verifiëren, wat nieuwe belangrijke details aan het verhaal heeft toegevoegd. De afwezigheid van bevestiging door het Pierre Auger Observatory is hierbij cruciaal. De internationale Pierre Auger Observatory-samenwerking in Argentinië heeft 15 jaar aan gegevens geanalyseerd zonder sporen van soortgelijke afwijkende gebeurtenissen te vinden. Gezien het enorme detectieoppervlak van Auger, zet dit de mogelijkheid dat ANITA een stroom nieuwe deeltjes registreerde die door de Aarde heen gaan, ernstig op losse schroeven.

Stephanie Wissel van de Pennsylvania State University, hoofdonderzoeker van ANITA, merkte op: “Ons nieuwe onderzoek wijst uit dat dergelijke gebeurtenissen niet zijn waargenomen in experimenten met lange belichtingstijden… Dit duidt niet op nieuwe fysica, maar voegt eerder informatie toe aan het totale plaatje.” Dit verschuift de focus van exotische verklaringen naar de zoektocht naar meer ‘aardse’ oorzaken.

De belangrijkste overwogen hypotheses

• Onbekende effecten van radiopropagatie: De meest waarschijnlijke verklaring volgens veel wetenschappers zijn complexe effecten van reflectie en refractie van radiogolven binnen de inhomogene structuur van het Antarctische ijs en de poolatmosfeer, die de signaalrichting kunnen vervormen.
• Hypothesen buiten het Standaardmodel: Deze werden overwogen, maar worden als minder waarschijnlijk beschouwd door het gebrek aan bevestiging. Denk hierbij aan nieuwe deeltjessoorten (mogelijk gerelateerd aan donkere materie) of steriele neutrino's.

De hoop op een definitieve opheldering van de situatie rust nu op de opvolger van ANITA: het PUEO-experiment. De eerste lancering van deze NASA Astrophysics Pioneers-missie vond plaats in december 2025 vanaf de McMurdo-basis in Antarctica.

Belangrijke verbeteringen van PUEO ten opzichte van ANITA

• Gevoeligheid: Tien keer hoger, wat de meest gevoelige zoektocht naar extreem hoogenergetische kosmische neutrino's ooit mogelijk maakt.
• Interferometrische trigger met fasegevoelige array: Dit nieuwe systeem maakt het mogelijk om zwakke nuttige signalen nauwkeuriger te scheiden van achtergrondruis.
• Verbeterde antennes en navigatie: Een verdubbelde effectieve antenneoppervlakte en een nieuw traagheidsnavigatiesysteem verhogen de nauwkeurigheid van de richtingbepaling van het signaal aanzienlijk.

PUEO zal ofwel talloze van deze afwijkende gebeurtenissen registreren, waardoor hun aard gedetailleerd kan worden bestudeerd, ofwel hun volledige afwezigheid bevestigen, waarmee de kwestie van een systematische fout of een uniek artefact van ANITA wordt afgesloten.

Het ontrafelen van het mysterie rond de ANITA-anomalie is op zichzelf al belangrijk, maar het is een kritieke stap voor het gehele vakgebied van hoogenergetische astrofysica.

“Dit is momenteel een van die hardnekkige raadsels,” aldus Stephanie Wissel. “Ik kijk ernaar uit, want zodra PUEO de lucht in gaat, beschikken we over een betere gevoeligheid. In principe kunnen we deze anomalieën beter begrijpen, wat een grote stap zal zijn richting het begrijpen van achtergrondruis en uiteindelijk het detecteren van neutrino's in de toekomst.” De eerste resultaten van de PUEO-missie worden naar verwachting al in de loop van 2026 gepubliceerd.