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

Майже десять років тому, високо над крижаними просторами Антарктиди, науковий прилад ANITA зафіксував подію, яка здавалася неможливою. Сьогодні ця наукова загадка, що кидає виклик усталеним фізичним моделям, наближається до потенційного розгадки. Завдяки новим незалежним дослідженням та розгортанню передового експерименту PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), наукова спільнота ніколи не була так близько до розуміння природи цих таємничих сигналів.

Суть аномалії: сигнали, які не мали б існувати

У період з 2016 по 2018 рік антарктичний експеримент ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), що складається з радіоантен на висотному аеростаті, зареєстрував серію радіоімпульсів, які надходили під кутом приблизно 30 градусів нижче горизонту.

Така траєкторія свідчила про те, що джерело сигналів розташовувалося глибоко під поверхнею льоду. Це означало, що радіохвилі мали пройти крізь тисячі кілометрів щільної земної породи, що неминуче призвело б до їх повного поглинання.

Спочатку прилад був розроблений для реєстрації ультрависокоенергетичних нейтрино з космосу. Ці нейтрино, взаємодіючи з льодом, мали б викликати спалахи радіовипромінювання (ефект Аскар’яна). Однак зареєстровані аномальні сигнали не відповідали очікуваним характеристикам нейтрино.

Протягом останніх років було проведено значну роботу з незалежної перевірки даних ANITA, яка додала нові важливі деталі до цієї історії. Відсутність підтвердження від обсерваторії П’єра Оже: Міжнародна колаборація Pierre Auger Observatory в Аргентині, проаналізувавши 15 років даних, не виявила жодних слідів подібних аномальних подій. Враховуючи величезну площу детектування Auger, це серйозно ставить під сумнів можливість того, що ANITA зафіксувала потік нових частинок, що проходять крізь Землю.

Провідний дослідник ANITA Стефані Віссел з Університету штату Пенсильванія зазначає: «Наше нове дослідження вказує на те, що подібні події не спостерігалися в експериментах з тривалою експозицією… Це не свідчить про нову фізику, а скоріше додає інформації до загальної картини». Це зміщує акцент з екзотичних пояснень у бік пошуку більш «приземлених» причин.

Основні гіпотези, що розглядаються:

• Невідомі ефекти поширення радіохвиль: Найбільш імовірним, на думку багатьох вчених, є пояснення, пов'язане зі складними ефектами відбиття та заломлення радіохвиль у неоднорідній структурі антарктичного льоду та приполярної атмосфери, що може спотворювати траєкторію сигналу.
• Гіпотези поза межами Стандартної моделі: Вони також розглядалися, але вважаються малоймовірними через відсутність підтверджень. До них належать нові типи частинок (наприклад, пов'язані з темною матерією) або стерильні нейтрино.

Надії на остаточне прояснення ситуації сьогодні пов'язані з наступником ANITA — експериментом PUEO. Його перший запуск у рамках місії NASA Astrophysics Pioneers відбувся у грудні 2025 року з бази Мак-Мердо в Антарктиді.

Ключові вдосконалення PUEO порівняно з ANITA:

• Чутливість: У 10 разів вища, що дозволить провести найбільш чутливий пошук космічних нейтрино надвисоких енергій в історії.
• Інтерферометричний тригер на фазованій решітці: Нова система забезпечить точніше відокремлення слабких корисних сигналів від фонового шуму.
• Покращені антени та навігація: Подвоєна ефективна площа антен та нова інерціальна навігаційна система значно підвищать точність визначення напрямку приходу сигналу.

PUEO або зафіксує безліч подібних аномальних подій, що дасть змогу детально їх вивчити та визначити природу, або підтвердить їх повну відсутність, остаточно закривши питання про систематичну помилку чи унікальний артефакт ANITA.

Розгадка таємниці аномалій ANITA є критично важливим кроком для всієї галузі астрофізики високих енергій, а не лише самоціллю. «Зараз це одна з тих затягнутих загадок, — каже Стефані Віссел. — Я з нетерпінням чекаю, адже коли PUEO почне політ, ми матимемо кращу чутливість. В принципі, ми зможемо краще зрозуміти ці аномалії, що стане великим кроком до розуміння фонових шумів і, зрештою, до детектування нейтрино в майбутньому». Очікується, що перші результати місії PUEO можуть бути оприлюднені вже протягом 2026 року.