NASAn teleskooppi löysi todisteita 90 vuotta vanhasta kvanttiteoriasta

Kansainvälinen tähtitieteilijöiden ryhmä on raportoinut mahdollisesti ensimmäisestä suorasta astrofysikaalisesta todisteesta tyhjiön kaksoistaittumisesta. Kyseessä on lähes 90 vuotta vanha kvanttifysiikan ennuste, jonka mukaan äärimmäiset magneettikentät voivat muuttaa valon kulkua näennäisesti tyhjässä avaruudessa. Keskiviikkona Nature-lehdessä julkaistut tulokset perustuvat yli 140 tunnin havaintoihin harvinaisesta, erittäin magneettisesta neutronitähdestä eli magnetarista.nature+1

Kosminen laboratorio

Magnetar 1E 1547-5408, joka sijaitsee yli 13 000 valovuoden päässä Maasta ja pyörii akselinsa ympäri kahden sekunnin välein, toimi tutkijaryhmän luonnollisena laboratoriona. Tutkijat koordinoivat NASAn IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) -satelliitin havainnot NASAn NICER-teleskoopin ja Australian kansallisen tiedeviraston omistaman ja operoiman Murriyang-radioteleskoopin (CSIRO:n Parkes-teleskooppi) kanssa. Tämä oli ensimmäinen kerta, kun magnetarista tehtiin koordinoitu radio- ja röntgenpolarisaatiomittaus.lsu+1

Havainnot paljastivat röntgenpolarisaation, joka oli lähes kolme kertaa voimakkaampi kuin vastaavissa kohteissa aiemmin nähty, mikä ylittää selvästi tavanomaisten pintasäteily-mallien selityskyvyn. Magnetarin magneettikenttien geometrian perusteella polarisaatiosignaalin olisi pitänyt olla lähellä nollaa tähden pyörimisen tietyissä vaiheissa.science.nasa

90 vuotta vanhan teorian testaus

Tyhjiön kaksoistaittuminen, joka esitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1936 kvanttielektrodynamiikan puitteissa, ennustaa, että äärimmäiset magneettikentät vääristävät kvanttityhjiötä, joka on täynnä jatkuvasti syntyviä ja katoavia hiukkas-antihiukkaspareja. Tämä saa tyhjän avaruuden käyttäytymään kuin polarisoitu suodatin. Magnetarit, joiden magneettikentät ovat noin biljoona kertaa voimakkaampia kuin Maan voimakkaimpien kestomagneettien, tarjoavat ainoan tunnetun ympäristön, jossa tämä ilmiö voisi ilmetä.lsu+1

Ryhmän suorittamat simulaatiot tukevat tyhjiön kaksoistaittumista odotettua voimakkaamman signaalin syynä. "Mallimme viittaa siihen, että havaittujen röntgenpolarisaatiosignaalien toistaminen ja samalla radiohavaintojen asettamien rajoitteiden täyttäminen vaatii tyhjiön kaksoistaittumisen läsnäoloa neutronitähden ympäristössä", sanoo Rice-yliopiston tutkijatohtori ja tutkimuksen toinen pääkirjoittaja Hoa Dinh Thi.science.nasa

"Todellisuuden rakenne"

Pääkirjoittaja Rachael Stewart, George Washingtonin yliopiston tohtorikoulutettava, totesi löydöksen osoittavan, kuinka astrofysiikka voi tutkia perusfysiikkaa. "Tästä kaukaisesta tähtien ytimestä saamamme tieto antaa meille myös vihjeitä todellisuuden luonteesta sellaisena kuin me sen tunnemme, ja pidän sitä uskomattomana", Stewart sanoi.science.nasa

LSU:n astrofyysikko Michela Negro, toinen ryhmän jäsen, kuvaili lähestymistapaa: "Emme enää vain tutki tähtitieteellisiä kohteita, vaan käytämme niitä luonnonlakien testaamiseen."lsu

IXPE-satelliitilla on suunnitteilla lisää havaintoja tästä ja muista magnetareista signaalin vahvistamiseksi ja mahdollisesti muiden eksoottisten kvantti-ilmiöiden paljastamiseksi.science.nasa