นักดาราศาสตร์พบสัญญาณ 'สุญญากาศหักเหแสง' แรงที่สุดเท่าที่เคยมีมา จากดาวมagnetar 1E 1547.0−5408

ปรากฏการณ์นี้อธิบายว่า "ที่ว่าง" หรือ "สุญญากาศ" ไม่ได้ว่างเปล่าจริงๆ แต่ภายใต้สนามแม่เหล็กที่รุนแรงมหาศาล สุญญากาศสามารถทำตัวเหมือนปริซึมหรือผลึกที่หักเหแสงได้ โดยแสงที่มีทิศทางโพลาไรซ์ต่างกันจะเดินทางด้วยความเร็วต่างกัน ส่งผลให้ทิศทางโพลาไรเซชันของแสงเปลี่ยนไป

ดาราหลักของเรื่อง: ดาว magnetar 1E 1547.0−5408

Magnetar เป็นดาวนิวตรอนชนิดหนึ่งที่มีสนามแม่เหล็กทรงพลังที่สุดในจักรวาล — แรงกว่าสนามแม่เหล็กโลกหลายล้านล้านเท่า ดาว magnetar ดวงนี้ชื่อรหัสว่า 1E 1547.0−5408 อยู่ในทางช้างเผือกของเรา

ทีมกล้องโทรทรรศน์ระดับโลก

ทีมนักวิจัยนานาชาติใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ 3 ตัวพร้อมกัน:

• IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) — กล้องโทรทรรศน์อวกาศของ NASA ที่ออกแบบมาเพื่อวัดโพลาไรเซชันของรังสีเอกซ์โดยเฉพาะ ใช้เวลาสังเกตการณ์มากกว่า 140 ชั่วโมง
• NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) — ติดตั้งอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ ให้ข้อมูล timing และสเปกตรัมที่แม่นยำ
• หอดูดาว Parkes (Murriyang) — กล้องวิทยุขนาด 64 เมตรในออสเตรเลีย ช่วยประสานข้อมูลคลื่นวิทยุ

ผลการค้นพบที่พลิกโฉมฟิสิกส์

งานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Nature รายงานว่า:

• ระดับโพลาไรเซชันสูงผิดปกติ: ค่าเฉลี่ยที่ 2 keV สูงถึง 65% และในบางจังหวะการหมุนของดาวพุ่งถึง เกือบ 80% ซึ่งมากกว่าที่คาดจากกลไกปกติเกือบ 3 เท่า
• รูปแบบการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้อง: มุมของโพลาไรเซชันเปลี่ยนไปอย่างราบรื่นและสอดคล้องกับการหมุนรอบตัวของ magnetar ซึ่งตรงกับแบบจำลองที่ทำนายไว้ของ vacuum birefringence
• หลักฐานของสุญญากาศที่ "ไม่ว่าง": ข้อมูลนี้ชี้ให้เห็นว่าสนามแม่เหล็กที่รุนแรง (~10¹⁴–10¹⁵ เกาส์) ทำให้สุญญากาศรอบๆ magnetar มีดัชนีหักเหที่ขึ้นอยู่กับทิศทางโพลาไรซ์ของแสง ราวกับว่าสุญญากาศกลายเป็นผลึกใส

ข้อควรระวัง

นักวิจัยเน้นย้ำว่าสิ่งที่ได้คือหลักฐานที่ "สอดคล้องกับ" ปรากฏการณ์ vacuum birefringence มากที่สุดเท่าที่เคยมีมา แต่ยังไม่ใช่การพิสูจน์เด็ดขาด แบบจำลองทางเลือกอื่นๆ เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กของ magnetar ยังคงอยู่ระหว่างการศึกษา อย่างไรก็ตาม นี่คือก้าวที่ยิ่งใหญ่ของความเข้าใจเกี่ยวกับธรรมชาติของสุญญากาศและกลศาสตร์ควอนตัม