Введение

NASA вновь удивляет мир астрономии своими последними открытиями. С помощью миссии IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) учёные сделали важное измерение, которое может подтвердить теорию, выдвинутую 90 лет назад. Эта теория касается вакуумного бифрингентного эффекта, который до сих пор не был наблюдаем напрямую, несмотря на его предсказания в области квантовой электродинамики.

О магнитарах

Магнитары представляют собой уникальный класс нейтронных звёзд с невероятно сильными магнитными полями, которые в миллионы раз превышают магнитные поля, созданные на Земле. Эти звёзды, возникшие в результате коллапса массивных звёзд, являются естественными лабораториями для изучения экстремальной физики, недоступной в обычных условиях.

Исследования IXPE

С помощью IXPE учёные провели более 140 часов наблюдений за магнитаром 1E 1547-5408 в период с марта по апрель 2025 года. Это исследование было уникальным, так как оно стало первым совместным измерением радио- и рентгеновской поляризации магнитара. 1E 1547-5408 вращается с периодом 2 секунды и регулярно излучает яркую радиоэнергию и рентгеновский свет, причины чего до конца не понятны учёным.

Результаты наблюдений

Измерения показали, что уровень поляризации фотонов, приходящих от магнитара, почти в три раза выше, чем у аналогичных источников. Данный факт стал неожиданностью, так как геометрия магнитных полей звезды подразумевает, что поляризация должна была бы быть близка к нулю в определённых точках. Стандартные модели эмиссии поверхности не могут объяснить такую высокую поляризацию, что указывает на необходимость присутствия другого эффекта.

Вакуумное бифрингентное явление

Теория вакуумного бифрингентного эффекта, предложенная в 1936 году, утверждает, что вакуум пространства может изменяться под воздействием экстремальных магнитных полей. В таких условиях вакуум начинает вести себя как линза или призма, фильтруя свет в зависимости от направления его движения и увеличивая его поляризацию. Способность IXPE измерять рентгеновскую поляризацию стала ключевой для проверки этой теории.

Подтверждение теории

Моделирование, проведённое исследовательской группой, поддерживает возможность того, что вакуумное бифрингентное явление вызывает наблюдаемый сигнал поляризации. Хоа Динь Тхи, постдокторский сотрудник Университета Райса и соавтор публикации, отметил: «Наши модели показывают, что для воспроизведения наблюдаемых рентгеновских поляризационных сигналов необходимо учитывать вакуумное бифрингентное явление в окружении нейтронной звезды». Это открытие демонстрирует, как нейтронные звёзды позволяют тестировать основные принципы физики в условиях, недоступных для лабораторных исследований на Земле.

Значение открытия

Высокие показатели поляризации магнитара подтверждают теоретические предсказания и могут являться первым случаем, когда этот эффект был непосредственно наблюдаем в природе. Рэйчел Стюарт, аспирантка Университета Джорджа Вашингтона и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Nature, подчеркнула: «Этот результат подчеркивает междисциплинарную силу астрономии и показывает, как изучение удалённых звёзд помогает нам понять природу реальности».

Будущие исследования

Дальнейшие наблюдения IXPE за этим и другими магнитарами позволят подтвердить сигнал вакуумного бифрингентного эффекта и, возможно, откроют другие экзотические явления квантовой электродинамики.

О миссии IXPE

Миссия IXPE, продолжающая предоставлять уникальные данные, способствующие прорывным открытиям о небесных объектах, является совместным проектом NASA и Итальянского космического агентства, в котором участвуют партнёры и научные сотрудники из 12 стран. Миссия возглавляется Центром космических полётов NASA Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама. Основная база BAE Systems Inc. находится в Фолс Черче, Вирджиния, и управляет операциями космического аппарата вместе с Лабораторией атмосферной и космической физики Университета Колорадо в Боулдере. Узнайте больше о текущей миссии IXPE здесь.

Заключение

Открытия, сделанные с помощью IXPE, не только подтверждают теории, которые существуют уже почти столетие, но и открывают новые горизонты для понимания физики в экстремальных условиях. Эти данные могут изменить наше восприятие Вселенной и её основных законов.