Kosmiczne laboratorium ekstremalnych pól
Kluczem do odkrycia okazały się magnetary – rzadki rodzaj gwiazd neutronowych, które wytwarzają najsilniejsze pola magnetyczne we wszechświecie. Są one ponad 100 milionów razy potężniejsze od jakiegokolwiek pola magnetycznego, jakie udało się wytworzyć w warunkach laboratoryjnych na Ziemi. To właśnie ta ekstremalna siła pozwala naukowcom zaobserwować efekty kwantowe, które w normalnych warunkach pozostają niewykrywalne.
Międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego wszedł dr Marcus Lower z Swinburne University of Technology, skupił swoją uwagę na magnetarze o oznaczeniu 1E 1547.0-5408. Do obserwacji wykorzystano zaawansowane instrumenty, w tym:
Dane radiowe zebrane przez dr. Lowera zostały poddane szczegółowej analizie przy użyciu superkomputera Ngarrgu Tindebeek, co pozwoliło na precyzyjne śledzenie zmian w polaryzacji promieniowania emitowanego przez gwiazdę.
Idealna geometria obserwacji
Badacze mieli szczęście, ponieważ magnetar 1E 1547.0-5408 charakteryzuje się wyjątkowo korzystną geometrią. Oś magnetyczna i oś rotacji gwiazdy są niemal idealnie wyrównane, a sama gwiazda jest obserwowana z perspektywy niemal „od bieguna”. Dzięki temu naukowcy mogli zaobserwować dwa kluczowe zjawiska:
Dzięki sile pola magnetycznego cząstki wirtualne Heisenberga ustawiają się zgodnie z kierunkiem pola. Poprzez uważne śledzenie kierunku oscylacji fal radiowych i promieni rentgenowskich podczas rotacji magnetara, zespół odkrył, że ustawienie biegunów magnetycznych i rotacyjnych 1E 1547 było idealne do wykrycia dwójłomności próżni.
Promieniowanie rentgenowskie wykryte przez IXPE wykazało niezwykle wysoki stopień polaryzacji, a kierunek tej polaryzacji był ściśle powiązany z polem magnetycznym gwiazdy, co stanowi najmocniejszy jak dotąd sygnał potwierdzający teoretyczne przewidywania sprzed dekad.
Nowy rozdział w fizyce kwantowej
Jeśli interpretacja tych danych zostanie ostatecznie potwierdzona, będzie to oznaczało przełom w naszym rozumieniu wszechświata. Fizycy zyskają unikalne narzędzie do badania zachowania teorii kwantowych w najbardziej ekstremalnych warunkach, jakie istnieją w naturze. Dr Lower podkreśla, że choć wyniki są obiecujące, konieczne będą dalsze obserwacje oraz bardziej zaawansowane symulacje komputerowe. Pozwolą one jednoznacznie odróżnić sygnaturę kwantową od innych procesów fizycznych zachodzących w otoczeniu magnetarów i ostatecznie zamknąć trwające od 90 lat poszukiwania dowodów na to, że próżnia jest pełna ukrytej aktywności.
