Nova studija zasnovana na posmatranjima magnetara 1E 1547-5408 daje najubedljiviji do sada dokaz za vakumsku birefringenciju — kvantni efekat kojim ekstremna magnetna polja menjaju svojstva vakuuma i polarizaciju svetlosti. Satelit IXPE je zabeležio gotovo trostruko veću polarizaciju X-zraka nego kod sličnih izvora, a pravac polarizacije poklapa se sa magnetskim poljem i radio-talasima zvezde. Istraživači navode da jedino objašnjenje podataka odgovara predikciji Heisenberga i Eulera iz 1936. godine; planirana su dalja posmatranja i simulacije radi potvrde nalaza.
Magnetar Otkriva Da 'Prazan' Prostor Nije Sasvim Prazan — Najubedljiviji Dokaz Za Vakumsku Birefringenciju
An illustration of a white star with two beams of different wavelengths shooting out toward the right side.
Prazan prostor nije onakav kakvim se čini. Novo istraživanje zasnovano na posmatranjima magnetara 1E 1547-5408 donosi najubedljiviji do sada dokaz da ekstremna magnetna polja mogu da izmene svojstva vakuuma — tako da naizgled prazan prostor deluje poput prizme i menja način na koji svetlost prolazi kroz njega.
Otkriće i istraživači
Studiju je vodila Rachael Stewart, doktorandkinja fizike na George Washington University, a u radu učestvuju istraživači iz više međunarodnih institucija, uključujući Swinburne University i Louisiana State University. Rezultati su objavljeni 5. avgusta u časopisu Nature.
Observations of an intensely magnetic dead star provide the strongest evidence yet for a bizarre quantum effect that makes empty space alter the way light travels. . | Credit: NASA/Pablo Garcia
Šta je vakumska birefringencija?
Ideja potiče iz 1936. godine, kada su Werner Heisenberg i Hans Euler predložili da vakuum nije potpuno prazan, već da u njemu „titraju“ virtualne čestice — elektroni i pozitroni — koje kratko nastaju i nestaju. Prema kvantnoj teoriji, izuzetno snažno magnetno polje može da utiče na ovo kvantno „vrelo“ i promeni način na koji se svetlost prostire kroz prostor, uzrokujući efekat poznat kao vakumska birefringencija — polarizacija svetlosti zavisna od orijentacije magnetnog polja.
Posmatranja i dokazi
Tokom marta i aprila 2025. istraživači su koristili satelit IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), zajedno sa X-zračnim instrumentom na Međunarodnoj svemirskoj stanici i zemaljskim radio-opservatorijama Murriyang i Južnoafričkom radio-astronomskom opservatorijom (SARAO). IXPE je zabeležio da su X-zraci iz 1E 1547-5408 gotovo tri puta polarizovaniji nego kod sličnih izvora, dok je pravac polarizacije usklađen sa magnetnim poljem zvezde i obrazcem radio-talasa.
An illustration of a magnetar. | Credit: ESA
Istraživači ističu da kombinacija visokog stepena polarizacije i podudaranja pravca polarizacije sa magnetskim poljem ostavlja vakumsku birefringenciju kao najverovatnije objašnjenje koje odgovara podacima, dok uobičajeni modeli emisije sa površine neutronske zvezde sami po sebi ne mogu objasniti zapaženu jačinu efekta.
"Detekcija vakumske birefringencije zahteva magnetno polje koje je više od 100 miliona puta jače od onog koje smo ikada napravili na Zemlji," rekao je koautor Marcus Lower (Swinburne University). "Srećom, priroda nam je obezbedila magnetare."
Zašto je ovo važno?
Ovakvo otkriće nije samo potvrda jedne stare kvantne predikcije — ono pokazuje da astro-fizička posmatranja mogu da testiraju fundamentalne zakone fizike u uslovima koje nije moguće reprodukovati u laboratorijama na Zemlji. Potvrda vakumske birefringencije pomaže da bolje razumemo kvantnu strukturu vakuuma i ponašanje svetlosti u ekstremnim poljima.
An artist's depiction of the IXPE observatory in space. | Credit: NASA
Dalji koraci
Tim planira da potvrdi nalaze dodatnim posmatranjima i unapređenim simulacijama. Među potencijalnim budućim misijama spominje se predloženi satelit GoSOX (Globe Orbiting Soft X-ray Polarimeter). Poboljšane numeričke simulacije pomoći će da se signal vakumske birefringencije razlikuje od drugih efekata u okolini magnetara.
Zaključak: Posmatranja 1E 1547-5408 predstavljaju značajan napredak u dokazivanju dugogodišnje kvantne predikcije Heisenberga i Eulera. Iako su potrebna dodatna potvrđenja, novo otkriće pokazuje da kosmos može služiti kao prirodni laboratorij za istraživanje dubokih pitanja o prirodi stvarnosti.
Pomozite nam da budemo bolji.
