Το κοσμικό τηλεσκόπιο ANITA εντόπισε παράξενους ραδιοπαλμούς από τον πάγο της Ανταρκτικής που δεν εξηγούνται από τη φυσική

Ένας ανιχνευτής κοσμικών σωματιδίων εντόπισε μια έκρηξη από παράξενα ραδιοσήματα μέσα από τον πάγο της Ανταρκτικής, τα οποία προς το παρόν αδυνατούν να εξηγηθούν. Τα ευρήματα ενδέχεται να υποδηλώνουν την ύπαρξη νέων σωματιδίων ή αλληλεπιδράσεων, που δεν γνωρίζει ακόμη η φυσική, σύμφωνα με τους επιστήμονες.

Οι μυστηριώδεις ραδιοπαλμοί καταγράφηκαν περίπου 40 χιλιόμετρα πάνω από τη Γη από το πείραμα ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna). Το ANITA αποτελείται από όργανα που αιωρούνται πάνω από την Ανταρκτική με αερόστατα, με σκοπό την ανίχνευση υπερυψηλής ενέργειας (UHE) κοσμικών νετρίνων και άλλων κοσμικών ακτίνων που πλήττουν τη Γη από το διάστημα.

Το ANITA συνήθως ανιχνεύει σήματα που αντανακλώνται από τον πάγο της Ανταρκτικής, όμως αυτοί οι παλμοί ήταν διαφορετικοί: προήλθαν από κάτω από τον ορίζοντα, με προσανατολισμό που δεν μπορεί να εξηγηθεί από τη σύγχρονη σωματιδιακή φυσική.

«Είναι ένα ενδιαφέρον πρόβλημα, γιατί ακόμη δεν έχουμε εξήγηση για το τι είναι αυτές οι ανωμαλίες», δήλωσε η Στέφανι Βίσελ, μέλος της ομάδας του ANITA και ερευνήτρια στο Penn State University. «Αυτό που ξέρουμε, είναι ότι μάλλον δεν πρόκειται για νετρίνα».

Τα ραδιοκύματα που ανιχνεύθηκαν από το ANITA είχαν πολύ απότομη γωνία, 30 μοίρες κάτω από την επιφάνεια του πάγου. Αυτό σημαίνει ότι το σήμα έπρεπε να διαπεράσει χιλιάδες χιλιόμετρα βράχου πριν φτάσει στο ANITA. Αυτό θα έπρεπε να προκαλέσει αλληλεπιδράσεις που θα εξασθενούσαν το σήμα, όμως προφανώς κάτι τέτοιο δεν συνέβη.

Ο προφανής ύποπτος για αυτό το σήμα είναι τα νετρίνα. Άλλωστε, το ANITA έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει αυτά τα σωματίδια. Τα νετρίνα είναι γνωστά ως «σωματίδια-φαντάσματα» επειδή δεν φέρουν φορτίο και έχουν σχεδόν μηδενική μάζα. Έτσι, καθώς τα νετρίνα διασχίζουν το διάστημα με ταχύτητες σχεδόν ίσες με του φωτός, μετά από ισχυρά κοσμικά γεγονότα, μπορούν να «διαπερνούν» την ύλη σχεδόν χωρίς να αλληλεπιδρούν.

Αυτό σημαίνει, ότι παραμένουν αμετάβλητα ακόμη και μετά από ταξίδι ετών φωτός, καθιστώντας τα εξαιρετικούς «αγγελιοφόρους» που μπορούν να αποκαλύψουν στους επιστήμονες πληροφορίες, για τα γεγονότα που τα δημιούργησαν. Όμως αυτή η φευγαλέα φύση τα κάνει και εξαιρετικά δύσκολα στην ανίχνευση. «Ένα δισεκατομμύριο νετρίνα περνούν από το νύχι σας κάθε στιγμή, αλλά τα νετρίνα σπάνια αλληλεπιδρούν», εξηγεί η Βίσελ. «Άρα, αν τα ανιχνεύσουμε, σημαίνει ότι ταξίδεψαν όλη αυτή την απόσταση, χωρίς να αλληλεπιδράσουν με τίποτα. Θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε ένα νετρίνο που έρχεται από το άκρο του ορατού σύμπαντος».

Ακόμη και η ανίχνευση ενός μόνο νετρίνου που διαπερνά τη Γη, μπορεί να αποκαλύψει πλήθος πληροφοριών. Γι’ αυτό και οι επιστήμονες, όπως η Βίσελ, σχεδιάζουν εξελιγμένα πειράματα και τα τοποθετούν σε απομακρυσμένες περιοχές της Γης ή βαθιά υπόγεια, ελπίζοντας να «πιάσουν» ένα κοσμικό φάντασμα. «Χρησιμοποιούμε ραδιοανιχνευτές για να κατασκευάσουμε τεράστια τηλεσκόπια νετρίνων, ώστε να κυνηγήσουμε ένα πολύ χαμηλό προσδοκώμενο ποσοστό ανίχνευσης», λέει η Βίσελ.

Ένα τέτοιο όργανο, το ANITA, αιωρείται 40 χιλιόμετρα πάνω από τον πάγο της Ανταρκτικής, μακριά από παρεμβολές, αναζητώντας τα λεγόμενα «ντους στον πάγο». «Στρέφουμε τις κεραίες μας προς τον πάγο και αναζητούμε νετρίνα που αλληλεπιδρούν στον πάγο, παράγοντας ραδιοεκπομπές που μπορούμε να ανιχνεύσουμε», συνεχίζει η Βίσελ. Αυτά τα «ντους στον πάγο» προκαλούνται από μια συγκεκριμένη «γεύση» νετρίνου, τα ταυ-νετρίνα, που χτυπούν τον πάγο και δημιουργούν ένα θυγατρικό σωματίδιο, το ταυ-λεπτόνιο. Αυτό αποσυντίθεται γρήγορα σε ένα «ντους αέρα» με ακόμη μικρότερα σωματίδια.

Η διάκριση μεταξύ «ντους αέρα» και «ντους πάγου» αποκαλύπτει τα χαρακτηριστικά του αρχικού σωματιδίου και την προέλευσή του. Η Βίσελ παρομοιάζει τη στρατηγική με το να χρησιμοποιείς τη γωνία αναπήδησης μιας μπάλας για να εντοπίσεις την αρχική της τροχιά.

Ωστόσο, επειδή η γωνία αυτών των νέων σημάτων είναι πιο απότομη απ’ ό,τι επιτρέπουν τα τρέχοντα μοντέλα φυσικής, η διαδικασία εντοπισμού της προέλευσης δεν είναι δυνατή σε αυτή την περίπτωση.

Ακόμη πιο περίεργο είναι, ότι άλλοι ανιχνευτές νετρίνων, όπως το IceCube και το Pierre Auger Observatory, δεν ανίχνευσαν τίποτα που να εξηγεί αυτά τα σήματα και το «ντους αέρα» με ανοδικό προσανατολισμό.

Έτσι, οι ερευνητές του ANITA χαρακτήρισαν τα σήματα «ανωμαλίες», καταλήγοντας ότι δεν προέρχονται από νετρίνα. Τα σήματα αυτά ίσως είναι ενδεικτικά κάποιου νέου φαινομένου, ίσως ακόμη και μιας υπόνοιας σκοτεινής ύλης – της μυστηριώδους κοσμικής «ύλης» που αποτελεί περίπου το 85% της ύλης του σύμπαντος.

Περισσότερες απαντήσεις ίσως δώσει το επόμενο μεγάλο βήμα στην ανίχνευση νετρίνων, το μεγαλύτερο και πιο ευαίσθητο όργανο Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO), που αναπτύσσεται από το Penn State. «Υποψιάζομαι, ότι κάποιο ενδιαφέρον φαινόμενο ραδιοδιάδοσης συμβαίνει κοντά στον πάγο ή στον ορίζοντα, που δεν κατανοώ πλήρως, αλλά εξετάσαμε αρκετές τέτοιες υποθέσεις χωρίς να βρούμε απάντηση», λέει η Βίσελ. «Προς το παρόν, παραμένει ένα μακροχρόνιο μυστήριο, και ανυπομονώ όταν πετάξει το PUEO να έχουμε καλύτερη ευαισθησία. Κατ’ αρχήν, θα πρέπει να εντοπίσουμε περισσότερες ανωμαλίες, και ίσως καταλάβουμε τελικά τι είναι. Ίσως ανιχνεύσουμε και νετρίνα, κάτι που θα ήταν ακόμη πιο συναρπαστικό».

Η έρευνα της ομάδας δημοσιεύτηκε τον Μάρτιο στο περιοδικό Physical Review Letters.

Με πληροφορίες από Space.com, Jerusalem Post, Live Science