Zjawisko to przewidziano niemal 90 lat temu. Werner Heisenberg zakładał, że nawet pozornie pusta próżnia posiada kwantową strukturę. W obecności ekstremalnie silnego pola magnetycznego jej właściwości mogą wpływać na sposób rozchodzenia się światła. Efekt jest jednak niezwykle trudny do wykrycia, ponieważ wymaga pola magnetycznego ponad 100 milionów razy silniejszego niż najsilniejsze pola, jakie potrafimy wytworzyć na Ziemi.
Czytaj też: Parker Solar Probe: dotykając Słońca – rekordy i przełomy w badaniu naszej gwiazdy
Takie warunki występują właśnie w pobliżu magnetarów. Naukowcy obserwowali magnetar oznaczony jako 1E 1547.0–5408, wykorzystując między innymi należący do NASA teleskop rentgenowski IXPE, instrument NICER znajdujący się na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej czy australijski radioteleskop Murriyang w Parkes.
Kluczowa okazała się analiza polaryzacji promieniowania. Naukowcy sprawdzali, w jaki sposób zmienia się kierunek drgań fal radiowych i promieniowania rentgenowskiego podczas obrotu magnetara. Ustalili, że jego oś magnetyczna i oś obrotu są niemal ze sobą zbieżne, a obiekt widać z Ziemi prawie od strony bieguna. Taka geometria stworzyła zapewniła dobre warunki do poszukiwania efektu przewidzianego przez fizykę kwantową.
Badacze znaleźli dwa sygnały, które mogą świadczyć o występowaniu dwójłomności próżni. Promieniowanie rentgenowskie emitowane przez magnetar charakteryzowało się bardzo wysokim stopniem polaryzacji, a kierunek tej polaryzacji pozostawał powiązany z polem magnetycznym gwiazdy w sposób zgodny z obserwacjami fal radiowych. W uproszczeniu oznacza to, iż ekstremalne pole magnetara może sprawiać, że kwantowe właściwości próżni zaczynają wpływać na światło. Przestrzeń wokół gwiazdy zachowuje się wtedy w pewnym sensie jak ośrodek, który zmienia sposób przechodzenia przez niego promieniowania.
To może być niezwykle ważny wynik dla fizyki. Przez dziesięciolecia dwójłomność próżni pozostawała przewidywaniem teoretycznym, którego nie udało się jednoznacznie zaobserwować. Magnetary dają naukowcom możliwość badania tego efektu w naturalnym środowisku, którego nie jesteśmy w stanie odtworzyć w ziemskim laboratorium.
Czytaj też: Taniec gwiazd i mgławic. Kamera DECam uchwyciła kosmiczne arcydzieło
Autorzy tych doniesień zachowują jednak ostrożność. Obecne dane są bardzo obiecujące, lecz nie stanowią jeszcze ostatecznego potwierdzenia zjawiska. Potrzebne są kolejne obserwacje oraz dokładniejsze symulacje komputerowe, które pozwolą oddzielić sygnał związany z dwójłomnością próżni od innych procesów zachodzących w ekstremalnym otoczeniu magnetara. W przyszłości mogłoby się okazać, iż astronomowie weszli w posiadanie pierwszego bezpośredniego dowodu na to, że kwantowa natura próżni wpływa na światło w ekstremalnym polu magnetycznym.
Źródło: Nature
