Een zeldzaam type dode ster met een magnetisch veld dat biljoenen keren sterker is dan dat van de aarde, heeft mogelijk onthuld dat lege ruimte niet echt leeg is. Astronomen die de magnetar 1E 1547.0-5408 bestuderen, hebben een vreemde draaiing van licht gedetecteerd die het eerste directe bewijs zou kunnen zijn van vacuüm-birefringentie, een kwantumeffect dat in de jaren dertig door Werner Heisenberg werd voorspeld. Als dit wordt bevestigd, zou dit bewijzen dat zelfs een perfect vacuüm bruist van onzichtbare activiteit die het pad van licht kan veranderen.
Een Kwantumeffect Verborgen in de Magnetische Greep van een Ster
Heisenbergs theorie suggereerde dat lege ruimte geen stille leegte is, maar een bruisende zee van 'virtuele deeltjes' die in en uit bestaan verschijnen. Normaal is dit effect veel te subtiel om waar te nemen. Maar magnetars, die neutronensterren zijn met de krachtigste magnetische velden in het universum, creëren omstandigheden die extreem genoeg zijn om de invloed van het kwantumvacuüm op licht meetbaar te maken.
Een internationaal team onder leiding van Dr. Marcus Lower van de Swinburne University of Technology in Australië gebruikte NASA's Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) om de magnetar 1E 1547.0-5408 te bestuderen. Ze vertrouwden ook op de NICER-röntgentelescoop aan boord van het Internationale Ruimtestation en Murriyang, CSIRO's Parkes-radiotelescoop in Australië. De waarnemingen toonden aan dat röntgenstralen die van de polen van de magnetar komen, gepolariseerd waren op een manier die overeenkwam met de voorspellingen voor vacuüm-birefringentie.
Wat de Waarnemingen Lieten Zien
De magnetar roteert elke 2,1 seconden, en de radio- en röntgenemissies pieken op verschillende tijdstippen tijdens die rotatie. Dit suggereert dat de röntgenstralen afkomstig zijn van een 'hot spot' die verschoven is ten opzichte van de magnetische as. Het team mat polarisatiegraden van 40% en 80% van respectievelijk de bovenste en onderste emissiekegels. Deze hoge waarden, samen met soepele en coherente veranderingen in polarisatie tijdens de rotatie, leveren het meest definitieve signaal tot nu toe van vacuüm-birefringentie.
In eenvoudiger termen: het magnetische veld van de magnetar is zo intens dat het het pad van het licht lijkt te buigen terwijl het door de 'lege' ruimte rond de ster gaat. Dit is precies wat Heisenberg voorspelde: het vacuüm zou zich moeten gedragen als een kristal, dat licht anders breekt afhankelijk van de polarisatie.
De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Nature. Als de detectie standhoudt, zou dit wetenschappers een krachtig nieuw hulpmiddel geven om de kwantumaard van de ruimte zelf te onderzoeken. Voor nu biedt het vreemde gedrag van de magnetar een verleidelijke blik op een universum waarin zelfs nietsheid structuur heeft.
