Magnetar potvrzuje jev vákuové dvojlomnosti. Prázdný prostor ohýbá světlo díky extrémnímu magnetismu

Takto vysokou polarizaci lze vytvořit pouze tehdy, pokud vákuová dvojlomnost aktivně filtruje rentgenové fotony při jejich šíření magnetosférou magnetaru – vybírá jeden polarizační směr před druhým a tím zvyšuje celkovou polarizaci .

Co je vákuová dvojlomnost?

V běžných podmínkách je prázdný prostor opticky izotropní – světlo se v něm šíří stejně všemi směry. Kvantová elektrodynamika (QED) však předpovídá, že v extrémně silném magnetickém poli se vakuum stává dvojlomným (birefringentním). Chová se jako krystal, který ohýbá světlo různě v závislosti na jeho polarizaci .

Tento efekt vzniká díky tomu, že se virtuální páry elektron-pozitron v kvantovém vakuu polarizují pod vlivem magnetického pole, což způsobí, že se vakuum chová jako dvojlomné prostředí . Poprvé jev teoreticky popsal Werner Heisenberg v roce 1936 a až dosud nebyl přímo pozorován .

Proč je magnetar ideální laboratoří

Magnetary jsou nejmagnetičtější objekty ve vesmíru. S intenzitou pole dosahující 10¹⁴–10¹⁵ Gauss vytvářejí podmínky, které nelze v žádné pozemské laboratoři napodobit . Koordinovaná kampaň byla vůbec prvním simultánním měřením rentgenové a rádiové polarizace magnetaru, což umožnilo vyloučit alternativní vysvětlení a potvrdit geometrii zdroje .

Úhel polarizace naměřený přístrojem IXPE byl v souladu s modely rotujícího vektoru, které zahrnují vákuovou dvojlomnost, a simultánní rádiová pozorování z Parkes potvrdila geometrii emisní oblasti .

Co to znamená pro fyziku

Tento objev je prvním přímým pozorovacím potvrzením vákuové dvojlomnosti – čistě kvantově elektrodynamického jevu, který zůstával experimentálně nedostupný téměř 90 let . Výsledky otevírají nové okno do kvantových vlastností prázdného prostoru v extrémních podmínkách a prakticky mění magnetary v přírodní laboratoře pro testování fundamentální fyziky .

Vědci zapojení do studie, včetně Rachael Stewartové z Univerzity George Washingtona a Hoa Dinh Thiho z Riceovy univerzity, zdůraznili, že koordinovaný multi-vlnový přístup byl zásadní. Simulace ukázaly, že pro současné splnění omezení z rentgenové i rádiové polarizace musí být kolem neutronové hvězdy přítomna vákuová dvojlomnost .

Detekce potvrzuje, že vakuum není skutečně prázdné – může být polarizováno a může měnit šíření světla způsobem, který je detekovatelný pouze v těch nejextrémnějších magnetických prostředích ve vesmíru. Tato schopnost poskytuje nový nástroj pro zkoumání kvantové struktury samotného časoprostoru .