В екстремальному магнетизм нейтронної зірки помітили квантових «привидів»

Ефект, відомий як «вакуумне двупреломление», був передбачений ще 80 років тому. Але астрономам вдалося підтвердити його тільки при спостереженнях за світлом слабкою нейтронної зірки.

Згідно квантової фізики, вакуумний простір не абсолютно порожнє – віртуальні частинки з’являються з небуття навіть в пустейших пустотах. Вони можуть здаватися примарними баченнями, але астрономи думають, що зараз їм вдалося помітити перешкоди, викликані віртуальними частинками в тьмяному світлі, породженому щільним зоряним самородком розкладається речовини.

Ним виявилася нейтронна зірка RX J1856.5-3754, що знаходиться приблизно в 400 світлових роках від нашої планети. Дослідники, використавши Дуже Великий Телескоп (VLT) ESO в пустелі Атакама, Чилі, виявили квантовий ефект, вперше передбачений в 1930 році. Його називають «вакуумним двупреломлением», і докази його присутності можуть сильно вплинути на наше розуміння функціонування всього Всесвіту.

Здасться дивним, що ми можемо виміряти квантові ефекти поблизу поверхні нейтронної зірки, розташованої за сотні світлових років, але нам потрібно вивчати самі екстремальні природні «лабораторії» глибокого космосу, щоб розібратися в крихітних фізичних явищах, що роблять величезний вплив на астрономічні дані. І у випадку з RX J1856.5-3754 її потужне магнітне поле, як вважають, маніпулює віртуальними частинками і вириває їх з вакууму для створення прізмообразного ефекту на слабкому світлі, породженим нейтронної зіркою.

Явище віртуальних частинок лежить в багатьох цікавих астрофізичних теорій. Зокрема, це механізм від радіації Хокінг – теорія, висунута фізиком в 1970-і роки, що говорить про те, що чорні діри здатні випаровуватися. Чи так це і чи грають віртуальні частинки певну роль, залишається предметом палких суперечок. Як ці примарні квантові явища, які взаємодіють з магнітними полями, можуть мати спостережувані ефекти?

У класичній фізиці, якщо світло проходить через вакуум, то залишається незмінним. Однак, якщо докази вірні і частки присутні в вакуумі безпосередньо навколо нейтронної зірки, магнітне поле почне взаємодіяти з ними, щоб маніпулювати світлом, коли він проходить через них. Цей ефект передбачений «квантової електродинаміки» – «КВЕД».

Виходить, VLT виявив дивну поляризацію світла, що виходить з нейтронної зірки, припускаючи, що в гру вступило вакуумне двупреломление.

«Згідно з КВЕД, намагнічений вакуум поводиться як призма поширення світла. Цей ефект називають вакуумним двупреломлением », – сказав провідний дослідник Роберто Мігнані з INAF Мілана в Італії і Університету Зелена-Гура в Польщі.

«Цей ефект можна помітити тільки при наявності неймовірно сильних магнітних полів, на кшталт тих, що оточують нейтронні зірки», – додав Роберто Туролла з Університету Падуї, Італія. – «Це ще раз показує, що нейтронні зірки – безцінні лабораторії з вивчення фундаментальних фізичних законів».

Нейтронні зірки – залишки зірок з десятої масою нашого сонця. Коли у них закінчується водневе паливо, відбувається вибух як у наднової. Залишається лише крихітна і дуже щільна сфера з нейтронів (в основному). Цікаво, що нейтронні зірки зберігають кутовий момент і магнетизм своїх батьківських зірок, тільки в більш екстремальних масштабах.

пульсари – швидко обертаються нейтронні зірки, що вважаються найбільш точними «годинами» Всесвіту, миготливі при постійній швидкості. Ці фактори роблять нейтронні зірки ідеальними місцями для вимірювання ефектів загальної теорії відносності і сильного магнітного поля.

А тепер з їх допомогою астрономи хочуть розкрити докази квантового ефекту, про який теоретизували більше 80 років тому. Але це лише початок.

«Поляризаційні вимірювання телескопом наступного покоління (на кшталт Неймовірно Великого Телескопа ESO) може зіграти вирішальну роль в тестуванні КВЕД-передбачення вакуумного двупреломления», – сказав Мігнані.

Ссылка на основную публикацию