Neįprasti radijo impulsai aptikti po Antarktidos ledu

Neįprasti radijo signalai po Antarktidos ledu

Siekiant geriau suvokti Visatos ekstremaliausius reiškinius, mokslininkai susidūrė su viena sudėtingiausių kosminių mįslių pastarųjų dešimtmečių istorijoje. Prieš beveik dvidešimt metų NASA vadovaujamos mokslinės oro baliono misijos metu, aukštai virš Antarktidos žemyno, buvo aptiktas nepaaiškinamas radijo bangų impulsas, sklindantis iš giliai po Antarktidos ledo sluoksniu. Šį netikėtą atradimą, užfiksuotą naudojant Antarktinę Impulsinių Laikinų Antenų sistemą (ANITA), iki šiol gaubia paslaptys – jis meta iššūkį įprastoms dalelių fizikos teorijoms ir skatina tolesnius paieškos darbus.

ANITA eksperimentas: netikėtų atradimų pasaulyje

ANITA yra aukštai sklendžiantis oro balionu nešamas radijo observatorijos įrenginys, specialiai sukurtas aptikti itin didelės energijos kosminio spinduliavimo pliūpsnius – paslaptingas daleles iš kosmoso, mūsų planetą pasiekiančias kaip kosminiai spinduliai. 2006 metais tiriant ledu padengtą žemyną, ANITA užfiksavo staigų, intensyvų radijo bangų impulsą, sklindantį ne iš viršaus, kaip tikėtasi, o iš apačios – tarsi energijos kupina dalelių lavina prasiskverbtų pro Antarktidos ledą. Šis reiškinys sukėlė sumaištį, nes visiškai prieštaravo įprastoms kosminių spindulių modelio prognozėms.

Išskirtinumas buvo ne vienkartinis. Labai panašus signalas užfiksuotas ir per ANITA 2014 metų skrydį, dar labiau padidindamas šią mokslo mįslę. Kadangi jokie žinomi astrofizikiniai procesai neatitiko surinktų duomenų, mokslininkai pradėjo svarstyti, ar nebuvo aptiktos naujos, iki šiol neregėtos subatominės dalelės.

Priežasties paieškos: dalelių fizikos galvosūkis

Pensilvanijos valstijos universiteto astrofizikė Stephanie Wissel, kuri išsamiai tyrinėja šiuos reiškinius, paaiškina: „Mūsų išmatuotos radijo bangos atkeliavo labai stačiais kampais – maždaug 30 laipsnių žemiau ledo paviršiaus.“ Tokia geometrija dar labiau komplikuoja situaciją, nes nėra aišku, kokiu būdu šis signalas galėjo kilti ir praeiti pro tankų Antarktidos ledyną.

Viena galimų hipotezių buvo ta, kad šiuos signalus sukelia tau-neutrinai – itin retos ir sunkiai aptinkamos subatominės dalelės vadinamos „vaiduoklių dalelėmis“ – kurie praeina kiaurai per Žemę ir, išeidami iš ledo, išskiria radijo pulsus. Vis dėlto, šis paaiškinimas kelia iššūkių. Neutrinai nepaprastai retai sąveikauja su materija – nors kas sekundę milijardai jų pereina kiaurai žmogaus kūną, jų aptikimui paprastai reikalingi milžiniški, tankūs detektoriai. Be to, tik 2014 m. ANITA signalo atveju buvo rasta potenciali supernovos kandidatė, galėjusi sukelti tokį neutrinų pliūpsnį, tačiau 2006 m. signalui atitikmens nebuvo.

Neutrinų hipotezės atmetimas: ką iš tiesų matė ANITA?

Dėl tolimesnių tyrimų tarptautinė mokslininkų komanda išanalizavo didžiulį Pierre Auger observatorijos duomenų kiekį Argentinoje – šis centras skirtas itin aukštos energijos kosminių spindulių tyrimams. Jie modeliuodami analizavo, kokie ANITA ypatumai pasirodytų šios observatorijos duomenyse, ir nuodugniai peržvelgė dešimties metų laikotarpio (2004–2018 m.) stebėjimus, ieškodami panašių anomalių signalų. Išvada buvo aiški: jokių analogiškų signalų aptikta nebuvo, tad didelio tikslumo analizė leido atmesti neutrinus kaip pagrindinę šio Antarktidos radijo reiškinio priežastį. Tačiau atsakymo nebuvimas tik padažnino mokslinę įtampą, nes jokių žinomų dalelių ar astrofizikinių reiškinių niekaip nepavyko susieti su užfiksuotais signalais.

Pati Wissel pabrėžia: „Kiekvieną akimirką pro jūsų nagą prasiskverbia milijardas neutrinų. Jei aptinkame tokius retus signalus, tai dažniausiai reiškia, jog pro didžiulį atstumą nepaliesta praėjo itin energinga dalelė. Tačiau šįkart visos įprastos interpretacijos nepasitvirtina.“

Ateities tyrimai: naujos misijos ir atsakymų paieškos

Po paskutinio ANITA skrydžio 2016 m., viltys rasti šios kosminės mįslės sprendimą dabar siejamos su naujos kartos stebėjimo platformomis. Naujoji oro baliono misija – Ultraukštos Energijos Stebėjimų Naudojimo Paketai (PUEO) – taps tiesioginiu ANITA projekto tęsiniu ir bus paleista artimiausiu metu. PUEO, pasižymintis gerokai didesniu jautrumu ir pažangesnėmis aptikimo technologijomis, tikimasi, leis surinkti daugiau duomenų apie šiuos ir kitus paaiškinimo neturinčius aukštos energijos kosminius įvykius.

Žvelgdama į ateitį, Wissel teigia: „Tai tapo vienu iš didžiausių neišspręstų dalelių astrofizikos klausimų. Pradėjus PUEO misiją ir naudojant modernizuotą aparatūrą, tikimės aptikti daugiau tokių anomalijų arba galbūt pagaliau atskleisti jų kilmę. Yra tikimybė, kad pavyks užfiksuoti ir ilgai ieškotus neutrinų pėdsakus, kas padėtų geriau suvokti Visatos energetinius procesus.“

Išvada

Paslaptingi radijo impulsai iš po Antarktidos ledo ir toliau provokuoja mokslo ribas, skatindami pažangą tiek dalelių fizikoje, tiek astrofizikoje. Nesvarbu, ar tai žymi naujų dalelių atradimą, ar suteikia užuominų apie nežinomus radijo bangų sklidimo procesus, šis tyrimas tampa mokslo ir technologijų pažangos katalizatoriumi bei atveria naują kosminių tyrinėjimų erą. Tik nuoseklūs stebėjimai ir modernios misijos, tokios kaip PUEO, suteiks progą atskleisti pietinio Žemės kontinento gelmėje slypinčias paslaptis ir galbūt pakeisti mūsų supratimą apie Visatą.