Аномальні сигнали з-під криги: наукова загадка ANITA на порозі розгадки завдяки місії PUEO

Майже десять років тому, високо над засніженими просторами Антарктиди, науковий прилад ANITA зафіксував подію, яка, здавалося б, суперечила усім відомим законам фізики. Сьогодні ця наукова загадка, що кинула виклик усталеним фізичним моделям, стоїть на порозі можливого розв'язання. Завдяки новим незалежним дослідженням та запуску передового експерименту PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), наукова спільнота наблизилася до розуміння природи цих таємничих сигналів, як ніколи раніше.

Суть аномалії: сигнали, які не повинні були з'явитися

У проміжку між 2016 та 2018 роками антарктичний експеримент ANITA, що складався з радіоантен на висотному аеростаті, зареєстрував низку радіоімпульсів, які надходили під кутом приблизно 30 градусів нижче лінії горизонту. Така траєкторія чітко вказувала на те, що джерело цих сигналів знаходилося глибоко під товщею льоду. Це означало, що радіохвилі мали пройти крізь тисячі кілометрів щільної земної кори, що неминуче призвело б до їх повного поглинання.

Початково прилад ANITA був розроблений для виявлення ультрависокоенергетичних нейтрино, що прибувають із космосу. Ці нейтрино, взаємодіючи з антарктичним льодом, мали б генерувати радіоспалахи (відомі як ефект Аскарьяна). Проте, зафіксовані аномальні сигнали зовсім не відповідали очікуваним характеристикам нейтрино.

Протягом останніх років було проведено значну роботу з незалежної перевірки даних ANITA, що додало нових важливих штрихів до цієї інтригуючої історії. Зокрема, відсутність підтвердження від обсерваторії П'єра Оже (Pierre Auger Observatory) викликає серйозні питання. Міжнародна колаборація Auger в Аргентині, проаналізувавши п'ятнадцятирічний масив даних, не виявила жодних слідів подібних аномальних подій. З огляду на величезну площу детектування Auger, це серйозно підриває гіпотезу про те, що ANITA зафіксувала потік нових частинок, здатних проникати крізь Землю.

Стефані Віссел з Університету штату Пенсильванія, провідна дослідниця ANITA, підкреслює: «Наше нове дослідження свідчить, що подібні події не спостерігалися в експериментах з тривалою експозицією… Це не вказує на нову фізику, а радше доповнює загальну картину». Ця заява зміщує акцент із найбільш екзотичних пояснень на пошук більш «приземлених» причин виникнення цих сигналів.

Основні гіпотези, що розглядаються

• Невідомі ефекти поширення радіохвиль: Більшість науковців схиляються до думки, що найбільш імовірним поясненням є складні явища відбиття та заломлення радіохвиль у неоднорідній структурі антарктичного льоду та приполярної атмосфери, які можуть спотворювати траєкторію сигналу.
• Гіпотези поза межами Стандартної моделі: Хоча розглядалися версії про нові типи частинок (наприклад, пов'язані з темною матерією) або стерильні нейтрино, вони наразі вважаються малоймовірними через брак підтверджень.

Надії на остаточне прояснення ситуації сьогодні покладаються на наступника ANITA — експеримент PUEO. Його перший запуск, як місії NASA Astrophysics Pioneers, відбувся у грудні 2025 року з антарктичної бази Мак-Мердо.

Ключові переваги PUEO над ANITA:

• Чутливість: Прилад має вдесятеро вищу чутливість, що дозволить провести найбільш детальний пошук космічних нейтрино надвисоких енергій за всю історію спостережень.
• Інтерферометричний тригер на фазованій решітці: Новітня система забезпечить значно точніше відокремлення слабких корисних сигналів від загального фонового шуму.
• Вдосконалені антени та навігація: Подвоєна ефективна площа антен та нова інерціальна навігаційна система суттєво підвищать точність визначення напрямку приходу сигналу.

PUEO або зафіксує численні подібні аномальні події, що дасть змогу детально їх вивчити та визначити їхню природу, або ж підтвердить їхню повну відсутність, остаточно закривши питання про систематичну помилку чи унікальний артефакт, зафіксований ANITA.

Розгадка цієї таємниці ANITA є не просто самоціллю. Це критично важливий етап для всієї галузі астрофізики високих енергій. Стефані Віссел зазначає: «Зараз це одна з тих затягнутих загадок. Я з нетерпінням чекаю, адже коли PUEO почне політ, ми матимемо кращу чутливість. По суті, ми зможемо краще зрозуміти ці аномалії, що стане великим кроком до розуміння фонових шумів і, зрештою, до майбутнього детектування нейтрино». Перші результати місії PUEO очікуються вже протягом 2026 року.