Astronomowie wykorzystali rzadki typ gwiazdy neutronowej zwanej magnetarem, by znaleźć to, co może być pierwszym dowodem na tzw. dwójłomność próżni. To efekt kwantowy przewidziany prawie 90 lat temu, według którego „pusta” przestrzeń w bardzo silnym polu magnetycznym potrafi zmieniać zachowanie światła.
Pusta przestrzeń nie jest całkiem pusta.
Najprościej mówiąc, w mechanice kwantowej nawet idealna próżnia ma być pełna „wirtualnych cząstek”, które pojawiają się i znikają. W pewnych warunkach mają one wpływać na to, jak rozchodzi się światło. Dokładnie o to chodzi w dwójłomności próżni: światło przechodzące przez obszar o ekstremalnie silnym polu magnetycznym może zachowywać się tak, jakby „próżnia” była szczególnym ośrodkiem optycznym.
Dlaczego magnetar okazał się idealnym laboratorium.
Problem w tym, że na Ziemi nie da się łatwo wytworzyć pola magnetycznego wystarczająco mocnego, by taki subtelny efekt stał się zauważalny. Jak opisano w artykule Universe Today, naukowcy sięgnęli więc po naturalne kosmiczne laboratoria: magnetary, czyli rzadkie gwiazdy neutronowe o najsilniejszych polach magnetycznych we Wszechświecie. Do obserwacji wybrano magnetar 1E 1547.0–5408.
Jak złożono obraz z fal radiowych i promieniowania X.
Zespół obserwował emisję radiową magnetara za pomocą radioteleskopu Murriyang (Parkes), a następnie łączył te wyniki z danymi z instrumentów rentgenowskich: IXPE oraz NICER na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Kluczowa była polaryzacja, czyli kierunek „drgań” fali elektromagnetycznej. Badacze śledzili, jak polaryzacja zmienia się wraz z obrotem magnetara.
Co dokładnie uznano za ślad efektu kwantowego.
Analiza wskazała, że oś magnetyczna i oś obrotu magnetara są niemal wyrównane, a obiekt widzimy prawie „od bieguna”. Taka geometria ma sprzyjać szukaniu dwójłomności próżni. Zespół zauważył też bardzo wysoką polaryzację promieniowania X oraz to, że kierunek polaryzacji był „zablokowany” na polu magnetycznym magnetara, podobnie jak w falach radiowych. To właśnie te zgodne wskazówki uznano za oznaki, że w otoczeniu magnetara może zachodzić dwójłomność próżni.
Naukowcy podkreślają, że kolejne dane i lepsze symulacje mogą pomóc odróżnić sygnał dwójłomności próżni od innych procesów. Jeśli wynik się utrzyma, będzie to ważny krok w sprawdzaniu teorii fizyki kwantowej w jednym z najbardziej ekstremalnych środowisk znanych w kosmosie.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
