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 uitgestrekte ijsvlaktes van Antarctica, iets op wat de natuurkundige modellen tartte. Vandaag de dag staat deze wetenschappelijke puzzel, die de conventionele fysica 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 niet zouden mogen bestaan

Tussen 2016 en 2018 detecteerde het ANITA-experiment (Antarctic Impulsive Transient Antenna), bestaande uit radioantennes op een hoogvliegende ballon, een reeks radio-impulsen die onder een hoek van ongeveer 30 graden onder de horizon vandaan kwamen.

Deze specifieke baan impliceerde dat de bron van de signalen zich diep onder het ijsoppervlak bevond. Radiogolven zouden dan door duizenden kilometers dichte aardmassa moeten reizen, wat onvermijdelijk zou leiden tot volledige absorptie.

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

In de afgelopen jaren zijn er omvangrijke inspanningen geleverd om de ANITA-gegevens onafhankelijk te verifiëren, wat nieuwe cruciale details aan het verhaal heeft toegevoegd. Een belangrijk punt is het uitblijven van bevestiging door de Pierre Auger Observatory: de internationale Pierre Auger-samenwerking in Argentinië heeft na 15 jaar aan data-analyse geen spoor gevonden van soortgelijke anomale gebeurtenissen. Gezien het enorme detectiegebied van Auger, werpt dit serieuze twijfels op over de hypothese dat ANITA een stroom van nieuwe deeltjes heeft opgevangen die door de Aarde heen reizen.

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 grotere plaatje.” Dit verschuift de aandacht van exotische verklaringen naar het zoeken naar meer ‘aardse’ oorzaken.

De belangrijkste overwogen hypothesen

De wetenschappelijke gemeenschap buigt zich over verschillende mogelijke verklaringen:

• Onbekende effecten van radiopropagatie: De meest waarschijnlijke verklaring volgens velen is de invloed van complexe reflectie- en refractie-effecten van radiogolven binnen de inhomogene structuur van het Antarctische ijs en de polaire atmosfeer, wat de signaalbaan kan vervormen.
• Hypothesen buiten het Standaardmodel: Deze werden overwogen, maar worden als minder waarschijnlijk beschouwd vanwege het gebrek aan bevestiging. Denk hierbij aan nieuwe deeltjessoorten (mogelijk gerelateerd aan donkere materie) of steriele neutrino’s.

De hoop op definitieve opheldering rust nu op de opvolger van ANITA: het PUEO-experiment. De eerste lancering van deze missie, onderdeel van NASA’s Astrophysics Pioneers-programma, vond plaats in december 2025 vanaf de McMurdo Station in Antarctica.

Belangrijke verbeteringen van PUEO ten opzichte van ANITA

PUEO biedt aanzienlijke technologische sprongen voorwaarts:

• Gevoeligheid: De gevoeligheid is tien keer hoger, wat de meest gevoelige zoektocht naar extreem hoogenergetische kosmische neutrino’s ooit mogelijk maakt.
• Interferometrische trigger met phased array: Een nieuw systeem maakt een nauwkeurigere scheiding mogelijk tussen zwakke nuttige signalen en achtergrondruis.
• Verbeterde antennes en navigatie: Een verdubbeling van het effectieve antenneoppervlak en een nieuw traagheidsnavigatiesysteem verhogen de precisie van de richtingbepaling van het signaal aanzienlijk.

PUEO zal óf een reeks van deze anomale gebeurtenissen registreren, waardoor de aard ervan nauwkeurig kan worden bepaald, óf 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 vormt een cruciale stap voor de gehele astrofysica van hoge energieën.

“Dit is momenteel een van die hardnekkige raadsels,” aldus Stephanie Wissel. “Ik kijk er reikhalzend naar uit, want zodra PUEO de lucht in gaat, beschikken we over een superieure gevoeligheid. In principe kunnen we deze anomalieën beter begrijpen, wat een grote stap zal zijn in het doorgronden van achtergrondruis en uiteindelijk in de toekomstige detectie van neutrino’s.” De eerste resultaten van de PUEO-missie worden naar verwachting al in de loop van 2026 openbaar gemaakt.