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O espaço vazio está realmente vazio? Esta estrela magnética pode finalmente resolver um mistério de 90 anos
O espaço vazio não é tão vazio quanto parece.
Essa é a conclusão de um novo estudo que examina sinais de um estrela mortaoferecendo o que os pesquisadores dizem ser a evidência mais forte até agora de que campos magnéticos extremos podem alterar as propriedades do vácuo, causando espaços aparentemente vazios. espaço agir como um prisma e mudar a forma como a luz viaja através dele
As descobertas, lideradas por Rachael Stewart, estudante de pós-graduação em física na Universidade George Washington, confirmam a previsão de um efeito estranho proposto pela primeira vez há 90 anos.
“A informação que obtivemos ao observar este núcleo estelar distante também nos dá pistas sobre a natureza da estrutura da realidade como a conhecemos, e acho isso incrível”, disse Stewart em um comunicado. declaração.
A ideia data de 1936, quando o físico alemão Werner Heisenberg e o seu aluno Hans Euler propuseram que o espaço nunca é verdadeiramente vazio. Em vez disso, argumentaram, é um mar fervente de “partículas virtuais” – elétrons e suas contrapartes de antimatéria, pósitrons – que aparecem e desaparecem, interagindo brevemente com o ambiente antes de desaparecer.
Esta espuma subatômica é uma consequência de mecânica quânticae permanece invisível em condições normais. Mas a teoria prevê que um campo magnético extremamente forte, como aquele em torno de uma magnetarpode alterar a forma como a luz se move, fazendo com que as ondas da luz fiquem mais fortemente alinhadas em uma direção específica em um efeito conhecido como “birrefringência a vácuo.”
“A detecção da birrefringência no vácuo requer um campo magnético 100 milhões de vezes mais forte do que qualquer outro que já tenhamos criado na Terra”, disse o coautor do estudo Marcus Lower, astrofísico da Universidade de Swinburne, na Austrália, em outro artigo. declaração. “Felizmente, a natureza nos forneceu magnetares, que são os laboratórios cósmicos perfeitos para procurar esse efeito”.
Magnetares são remanescentes densos do tamanho de uma cidade deixado para trás depois que estrelas massivas explodem, hospedando os campos magnéticos mais poderosos conhecidos no universo. Eles estão entre os raros objetos celestes capazes de gerar campos fortes o suficiente para revelar a birrefringência do vácuo, oferecendo aos cientistas um ambiente extremo para testar a física em condições impossíveis de replicar. Terra.
“Não estamos mais apenas estudando objetos astronômicos; estamos usando-os para testar as leis da natureza”, disse a coautora do estudo, Michela Negro, astrofísica da Universidade Estadual da Louisiana, em um comunicado. declaração.
Os astrónomos já tiveram vislumbres deste fenómeno indescritível antes, mas não de forma conclusiva. Em 2017, pesquisadores que usaram o Telescópio muito grande no Chile dicas de polarização observadas em torno de uma fraca estrela de nêutrons chamada RX J1856.5-3754, localizada a cerca de 400 anos-luz da Terra. No entanto, essas medições ópticas permaneceram abertas à interpretação, em parte devido aos desafios de isolar o sinal óptico.
Na época, os cientistas observaram que a prova definitiva exigiria observatórios de raios X baseados no espaço, especificamente o então futuro Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA. Lançado em 2021, o IXPE carrega três telescópios idênticos projetados para medir a polarização de raios X de alta energia.
“Foi apenas nos últimos seis anos que realmente tivemos um telescópio capaz de detectar esse efeito em torno dos magnetares”, disse Lower. Michael West Mídiaum site de notícias independente na Austrália.
Em março e abril de 2025, os pesquisadores apontaram o IXPE para 1E 1547-5408, um magnetar que gira uma vez a cada dois segundos e é incomum entre seu tipo por emitir ondas de rádio de forma constante. A equipe complementou esses dados com observações de um telescópio de raios X a bordo do Estação Espacial Internacionalbem como da Austrália Murriyang radiotelescópio e o Observatório de Radioastronomia da África do Sul.
Segundo o estudo, duas descobertas apontaram para a birrefringência do vácuo no trabalho.
Primeiro, os raios X captados pelo IXPE eram quase três vezes mais polarizados do que em fontes semelhantes, muito mais do que os modelos padrão de emissão à superfície de uma estrela de neutrões poderiam explicar por si próprios. Em segundo lugar, a polarização apontou na mesma direção que o campo magnético da estrela, correspondendo ao padrão já observado nas suas ondas de rádio. Os pesquisadores concluíram que esta combinação deixa a birrefringência do vácuo como a única explicação que se ajusta aos dados.
“É um pouco de alívio porque significa que nossas teorias ainda funcionam e não há nada de errado com a física”, disse Lower ao site de notícias Michael West Media.
Para Fernando Camilo, cientista-chefe do Observatório de Radioastronomia da África do Sul e co-autor do novo artigo, a descoberta fecha um longo ciclo de viagem. Camilo estuda 1E 1547-5408 desde 2007, quando detectou pela primeira vez suas ondas de rádio usando a antena Murriyang, revelando sua taxa de rotação de dois segundos.
“Na altura, 1E 1547 era apenas a segunda estrela magnética da Via Láctea conhecida por emitir ondas de rádio, e estávamos confiantes de que a monitorização regular revelaria um comportamento interessante”, disse Camilo no comunicado. “No entanto, nunca poderíamos ter imaginado que 20 anos depois isso contribuiria para a investigação de uma previsão fundamental e particularmente peculiar da mecânica quântica.”
A equipe espera confirmar a descoberta com dados de missões futuras, incluindo uma proposta de missão orbital chamada GoSOX (abreviação de Globe Orbiting Soft X-ray Polarimeter), juntamente com simulações de computador aprimoradas para distinguir o sinal de birrefringência de vácuo de outros processos em torno de magnetares.
“Com estes dados futuros em mãos e as nossas simulações atualizadas, poderemos finalmente completar a missão iniciada por Heisenberg há quase 90 anos”, disse Lower no comunicado da Universidade de Swinburne.
Esta pesquisa está descrita em um papel publicado em 5 de agosto na revista Nature.
