Un telescopio de la NASA halla pruebas de una teoría cuántica de hace 90 años

Un equipo internacional de astrónomos ha reportado lo que podría ser la primera evidencia astrofísica directa de la birrefringencia del vacío, una predicción de la física cuántica de hace casi 90 años que sostiene que los campos magnéticos extremos pueden alterar cómo viaja la luz a través del espacio aparentemente vacío. Los resultados, publicados el miércoles en Nature, se basan en más de 140 horas de observaciones de una rara estrella de neutrones ultra magnética conocida como magnetar.nature+1

Un laboratorio cósmico

El magnetar 1E 1547-5408, situado a más de 13.000 años luz de la Tierra y que gira una vez cada dos segundos, sirvió como laboratorio natural del equipo. Los científicos coordinaron el satélite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA con el telescopio NICER de la NASA y Murriyang, el radiotelescopio Parkes de CSIRO en la zona rural de Nueva Gales del Sur, propiedad de la agencia científica nacional de Australia y operado por ella. Fue la primera medición coordinada de polarización de radio y rayos X de un magnetar.lsu+1

Las observaciones revelaron una polarización de rayos X casi tres veces mayor que la observada en fuentes similares, superando con creces lo que los modelos estándar de emisión superficial podrían explicar. Dada la geometría de los campos magnéticos del magnetar, la señal de polarización debería haber estado cerca de cero en ciertos puntos de la rotación de la estrella.science.nasa

Probando una teoría de 90 años

La birrefringencia del vacío, propuesta por primera vez en 1936 dentro del marco de la electrodinámica cuántica, predice que el vacío cuántico, lleno de pares de partículas y antipartículas que parpadean constantemente, se distorsiona por campos magnéticos extremos, haciendo que el espacio vacío actúe como un filtro polarizado. Los magnetares, con campos alrededor de un billón de veces más fuertes que los imanes permanentes más potentes de la Tierra, ofrecen el único entorno conocido donde este efecto podría manifestarse.lsu+1

Las simulaciones realizadas por el equipo respaldan la birrefringencia del vacío como la causa de la señal inesperadamente fuerte. "Nuestro modelo sugiere que reproducir las firmas de polarización de rayos X observadas, al tiempo que se cumplen las restricciones establecidas por las observaciones de radio, requiere la presencia de birrefringencia del vacío en el entorno de la estrella de neutrones", dijo Hoa Dinh Thi, asociada posdoctoral en la Universidad Rice y coautora principal.science.nasa

"El tejido de la realidad"

La autora principal, Rachael Stewart, candidata a doctorado en la Universidad George Washington, dijo que el hallazgo ilustra cómo la astrofísica puede sondear la física fundamental. "La información que obtuvimos al observar este núcleo estelar distante también nos da pistas sobre la naturaleza del tejido de la realidad tal como la conocemos, y me parece increíble", dijo Stewart.science.nasa

La astrofísica de la LSU Michela Negro, otro miembro del equipo, describió el enfoque: "Ya no solo estamos estudiando objetos astronómicos; los estamos usando para probar las leyes de la naturaleza".lsu

Se planean más observaciones del IXPE de este y otros magnetares para confirmar la señal y potencialmente revelar efectos cuánticos exóticos adicionales.science.nasa