NASA IXPE proučava Magnetar

Magnetari su posebna klasa neutronskih zvijezda s ultra jakim magnetskim poljima, najjačim od bilo kojeg objekta u vidljivom svemiru, oko bilijun puta jačim od najjačih permanentnih magneta ikad izgrađenih na Zemlji.

Ove supermagnetske neutronske zvijezde nude uvid u fiziku intenzivnih okruženja koja se ne mogu pronaći nigdje drugdje.

Znanstvenici koji koriste NASA-in IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer), svemirski opservatorij s tri identična teleskopa dizajnirana za mjerenje polarizacije kozmičkih X-zraka crnih rupa, neutronskih zvijezda i pulsara, proveli su više od 140 sati promatranja magnetara 1E 1547-5408 između ožujka i travnja 2025. zajedno s NASA-inim NICER-om (Neutron Star Interior Composition Explorer) i Murriyangom, CSIRO-ovim Parkes radio teleskopom, u vlasništvu i pod upravom australske nacionalne znanstvene agencije. Ovo je bilo prvo koordinirano mjerenje polarizacije radio i rendgenskih zraka magnetara.

1E 1547-5408, koji se okreće za puni krug svake 2 sekunde, jedinstveni je magnetar koji konstantno emitira jarku radioenergiju i rendgensko svjetlo, iz razloga koje znanstvenici još uvijek pokušavaju razumjeti.

Opažanja su pokazala da je polarizacija, odnosno orijentacija i razina poravnanja dolaznih fotona, gotovo tri puta veća nego što se vidi u sličnim izvorima. Ova visoka razina polarizacije bila je iznenađujuća, budući da geometrija magnetskih polja magnetara sugerira da bi mjerenja koja vidimo trebala biti blizu nule na određenim točkama zvijezde. Standardni modeli površinske emisije također ne objašnjavaju ovu veliku vrijednost, što ukazuje na to da neki drugi učinak mora pojačavati polarizaciju.

Upoznajte kvantnomehanički fenomen pod nazivom vakuumska dvolomnost, odnosno 90 godina staru teoriju u području kvantne elektrodinamike. Prvi put predložena 1936. godine, teorija sugerira da se vakuum svemira može mijenjati ekstremnim magnetskim poljima, daleko jačim od onih koja ljudi mogu stvoriti na Zemlji.

U takvim uvjetima, vakuum djeluje poput leće ili prizme, filtrirajući svjetlost na temelju smjera u kojem se kreće, čime se povećava njezina ukupna polarizacija. Sposobnost misije IXPE da mjeri polarizaciju X-zraka bila je ključna za testiranje ove teorije.

Simulacije koje je proveo istraživački tim podržavaju mogućnost da vakuumska dvolomnost uzrokuje različit signal.

Hoa Dinh Thi, postdoktorski suradnik na Sveučilištu Rice u Houstonu i suvoditelj rada objavljenog u časopisu Nature, rekao je: „Naš model sugerira da reprodukcija opaženih potpisa polarizacije X-zraka, uz istovremeno zadovoljavanje ograničenja postavljenih radio promatranjima, zahtijeva prisutnost vakuumske dvolomnosti u okruženju neutronske zvijezde. Ovo otkriće primjer je kako nam neutronske zvijezde omogućuju testiranje temeljne fizike u okruženjima koja se ne mogu replicirati u laboratorijima na Zemlji.“

Mjerenja velike polarizacije s magnetara daju snažnu podršku teorijskoj pretpostavci i mogla bi biti prvi put da je ovaj efekt izravno opažen bilo gdje.

„Ovaj rezultat zaista naglašava interdisciplinarnu moć područja astrofizike“, rekla je Rachael Stewart, doktorandica na Sveučilištu George Washington i glavna autorica rada objavljenog u časopisu Nature. „Informacije koje smo dobili promatrajući ovu udaljenu zvjezdanu jezgru također nam daju tragove o prirodi tkiva stvarnosti kakvu poznajemo, i to smatram nevjerojatnim.“

Daljnja IXPE promatranja ovog izvora i drugih magnetara potvrdit će ovaj signal i potencijalno otkriti druge egzotične učinke kvantne elektrodinamike.