Наблюдения магнетара усилили доказательства квантового эффекта в вакууме
Поляризация рентгеновского излучения магнетара 1E 1547-5408 согласуется с эффектом вакуумного двойного лучепреломления, предсказанным ещё в 1936 году. Авторы работы называют эти данные наиболее убедительными на сегодняшний день, но рассчитывают подтвердить вывод будущими наблюдениями.
Наблюдения магнетара 1E 1547-5408 дали новые свидетельства вакуумного двойного лучепреломления — квантового эффекта, при котором чрезвычайно сильное магнитное поле меняет распространение света в, казалось бы, пустом пространстве. Исследователи связывают результаты с предсказанием Вернера Гейзенберга и Ханса Эйлера, сделанным в 1936 году.
Согласно квантовой теории, вакуум не является полностью пустым: в нём кратковременно возникают и исчезают виртуальные пары частиц. В обычных условиях это не проявляется в измерениях, однако магнитные поля магнетаров могут влиять на поляризацию проходящего через такую область света. Для регистрации эффекта требуется поле более чем в 100 млн раз сильнее любого созданного на Земле.
В марте и апреле 2025 года команда наблюдала 1E 1547-5408 с помощью космической рентгеновской обсерватории NASA IXPE. Данные дополнили измерениями рентгеновского телескопа на МКС, австралийского радиотелескопа Murriyang и обсерватории Южной Африки. Магнетар делает один оборот за две секунды и относится к редким объектам этого класса, которые постоянно излучают в радиодиапазоне.
Авторы выделяют два ключевых признака. Рентгеновское излучение оказалось почти втрое сильнее поляризовано, чем у сопоставимых источников, и это нельзя объяснить только стандартными моделями излучения поверхности нейтронной звезды. Кроме того, направление поляризации совпало с направлением магнитного поля — так же, как ранее в радионаблюдениях объекта. По оценке исследователей, именно вакуумное двойное лучепреломление лучше всего объясняет это сочетание данных.
Намёки на такой эффект астрономы уже получали: в 2017 году Very Large Telescope зафиксировал признаки поляризации у нейтронной звезды RX J1856.5-3754 примерно в 400 световых годах от Земли. Однако оптические измерения тогда не позволяли сделать однозначный вывод. IXPE, запущенный в 2021 году, стал первым телескопом, способным измерять поляризацию высокоэнергетического рентгеновского излучения у магнетаров.
Исследовательская группа не считает вопрос окончательно закрытым. Для проверки результата она рассчитывает на будущие измерения, в том числе предложенной миссии GoSOX, а также на более точные компьютерные модели, которые помогут отделить сигнал вакуумного двойного лучепреломления от других процессов в окрестностях магнетаров.