Τηλεσκόπιο της NASA επιβεβαιώνει κβαντική θεωρία 90 ετών

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανέφερε αυτό που ενδέχεται να αποτελεί την πρώτη άμεση αστροφυσική απόδειξη της διπλοθλαστικότητας του κενού, μιας πρόβλεψης της κβαντικής φυσικής ηλικίας σχεδόν 90 ετών, σύμφωνα με την οποία τα ακραία μαγνητικά πεδία μπορούν να μεταβάλουν τον τρόπο με τον οποίο το φως ταξιδεύει μέσα από τον φαινομενικά κενό χώρο. Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύθηκαν την Τετάρτη στο Nature, βασίζονται σε περισσότερες από 140 ώρες παρατηρήσεων ενός σπάνιου υπερ-μαγνητικού αστέρα νετρονίων, γνωστού ως μαγνητάρα.nature+1

Ένα κοσμικό εργαστήριο

Ο μαγνητάρας 1E 1547-5408, που βρίσκεται σε απόσταση άνω των 13.000 ετών φωτός από τη Γη και περιστρέφεται μία φορά κάθε δύο δευτερόλεπτα, λειτούργησε ως το φυσικό εργαστήριο της ομάδας. Οι επιστήμονες συντόνισαν τον δορυφόρο IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) της NASA με το τηλεσκόπιο NICER της NASA και το Murriyang, το ραδιοτηλεσκόπιο Parkes του CSIRO στην αγροτική Νέα Νότια Ουαλία, το οποίο ανήκει και λειτουργεί από τον εθνικό επιστημονικό οργανισμό της Αυστραλίας. Πρόκειται για την πρώτη συντονισμένη μέτρηση πόλωσης ραδιοκυμάτων και ακτίνων Χ σε μαγνητάρα.lsu+1

Οι παρατηρήσεις αποκάλυψαν πόλωση ακτίνων Χ σχεδόν τρεις φορές ισχυρότερη από αυτή που έχει παρατηρηθεί σε παρόμοιες πηγές, ξεπερνώντας κατά πολύ ό,τι θα μπορούσαν να εξηγήσουν τα καθιερωμένα μοντέλα επιφανειακής εκπομπής. Δεδομένης της γεωμετρίας των μαγνητικών πεδίων του μαγνητάρα, το σήμα πόλωσης θα έπρεπε να ήταν κοντά στο μηδέν σε ορισμένα σημεία της περιστροφής του αστέρα.science.nasa

Δοκιμάζοντας μια θεωρία 90 ετών

Η διπλοθλαστικότητα του κενού, που προτάθηκε για πρώτη φορά το 1936 στο πλαίσιο της κβαντικής ηλεκτροδυναμικής, προβλέπει ότι το κβαντικό κενό, το οποίο είναι γεμάτο από ζεύγη σωματιδίων-αντισωματιδίων που αναβοσβήνουν συνεχώς, παραμορφώνεται από ακραία μαγνητικά πεδία, αναγκάζοντας τον κενό χώρο να λειτουργεί σαν πολωτικό φίλτρο. Οι μαγνητάρες, με πεδία περίπου ένα τρισεκατομμύριο φορές ισχυρότερα από τους πιο δυνατούς μόνιμους μαγνήτες στη Γη, προσφέρουν το μοναδικό γνωστό περιβάλλον όπου θα μπορούσε να εκδηλωθεί αυτό το φαινόμενο.lsu+1

Οι προσομοιώσεις που πραγματοποίησε η ομάδα υποστηρίζουν τη διπλοθλαστικότητα του κενού ως την αιτία του απροσδόκητα ισχυρού σήματος. "Το μοντέλο μας υποδηλώνει ότι η αναπαραγωγή των παρατηρούμενων υπογραφών πόλωσης ακτίνων Χ, ικανοποιώντας παράλληλα τους περιορισμούς που θέτουν οι ραδιοφωνικές παρατηρήσεις, απαιτεί την παρουσία διπλοθλαστικότητας του κενού στο περιβάλλον του αστέρα νετρονίων", δήλωσε η Hoa Dinh Thi, μεταδιδακτορική συνεργάτιδα στο Πανεπιστήμιο Rice και συν-επικεφαλής της μελέτης.science.nasa

"Ο ιστός της πραγματικότητας"

Η επικεφαλής συγγραφέας Rachael Stewart, υποψήφια διδάκτωρ στο Πανεπιστήμιο George Washington, δήλωσε ότι το εύρημα δείχνει πώς η αστροφυσική μπορεί να διερευνήσει τη θεμελιώδη φυσική. "Οι πληροφορίες που λάβαμε κοιτάζοντας αυτόν τον μακρινό πυρήνα αστέρα μας δίνουν επίσης στοιχεία για τη φύση του ιστού της πραγματικότητας όπως τον γνωρίζουμε, και αυτό το βρίσκω απίστευτο", είπε η Stewart.science.nasa

Η αστροφυσικός του LSU, Michela Negro, άλλο ένα μέλος της ομάδας, περιέγραψε την προσέγγιση: "Δεν μελετάμε πλέον μόνο αστρονομικά αντικείμενα, αλλά τα χρησιμοποιούμε για να ελέγξουμε τους νόμους της φύσης".lsu

Περαιτέρω παρατηρήσεις από το IXPE σε αυτόν και άλλους μαγνητάρες έχουν προγραμματιστεί για την επιβεβαίωση του σήματος και την πιθανή αποκάλυψη επιπλέον εξωτικών κβαντικών φαινομένων.science.nasa