(Crédito da imagem: NASA/Pablo Garcia)
O espaço vazio não é tão vazio quanto parece.
Essa é a conclusão de um novo estudo que examina sinais de um estrela mortaIsto, dizem os pesquisadores, fornece a evidência mais forte até agora de que campos magnéticos extremos podem alterar as propriedades do vácuo e criar um vácuo aparentemente vazio. Espaço agir como um prisma e mudar a maneira como a luz viaja através do prisma
Os resultados, liderados 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 olhar para este núcleo estelar distante também nos dá pistas sobre a natureza da estrutura da realidade tal como a conhecemos, e acho isso incrível”, disse Stewart numa entrevista. opinião.
A ideia remonta a 1936, quando o físico alemão Werner Heisenberg e o seu aluno Hans Euler sugeriram que o espaço nunca está verdadeiramente vazio. Em vez disso, argumentaram, era um mar agitado de “partículas virtuais“- elétrons e suas contrapartes de antimatéria, pósitrons – que aparecem e desaparecem, interagindo brevemente com o ambiente antes de desaparecerem.
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 um Magnetarpode alterar o movimento da luz e fazer com que as ondas de luz se alinhem mais fortemente em uma direção específica. Este efeito é conhecido como “Birrrefringência a vácuo.”
“Detectar a birrefringência no vácuo requer um campo magnético mais de 100 milhões de vezes mais forte do que qualquer outro que já geramos na Terra”, disse o coautor do estudo Marcus Lower, astrofísico da Universidade de Swinburne, na Austrália, em outro artigo. opinião. “Felizmente, a natureza nos forneceu magnetares, que são os laboratórios cósmicos perfeitos para procurar este efeito.”
Magnetares são remanescentes densos do tamanho de uma cidade deixado para trás depois que estrelas massivas explodem e criam os campos magnéticos mais fortes do universo. Eles estão entre os raros objetos celestes capazes de produzir campos fortes o suficiente para revelar a birrefringência do vácuo, proporcionando aos cientistas um ambiente extremo para testar a física em condições onde não podem ser reproduzidos. 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. opinião.
Os astrónomos já vislumbraram este fenómeno indescritível antes, mas não de forma conclusiva. Em 2017, os pesquisadores usaram o Telescópio muito grande no Chile evidência de polarização observada em torno de uma fraca estrela de nêutrons chamada RX J1856.5-3754, localizada a cerca de 400 anos-luz da Terra. No entanto, estas medições ópticas deixaram espaço para interpretação, em parte devido aos desafios de isolar o sinal óptico.
Na época, os cientistas determinaram que a prova definitiva exigiria observatórios de raios X baseados no espaço, particularmente o então futuro Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) da NASA. Lançado em 2021, o IXPE possui três telescópios idênticos projetados para medir a polarização de raios X de alta energia.
“Faz apenas seis anos desde que tivemos um telescópio capaz de detectar esse efeito perto de 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 a cada dois segundos e é incomum em seu tipo porque emite regularmente ondas de rádio. A equipe complementou esses dados com observações de um telescópio de raios X a bordo Estação Espacial Internacionalassim como a Austrália Murriyang radiotelescópio e o Observatório de Radioastronomia da África do Sul.
De acordo com o estudo, duas descobertas sugerem que a birrefringência do vácuo está em ação.
Primeiro, os raios X capturados 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 só. Em segundo lugar, a polarização apontava na mesma direção do campo magnético da estrela e correspondia 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 alívio porque significa que nossas teorias ainda funcionam e que a física está intacta”, 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 trabalho, 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 e revelou sua taxa de rotação de dois segundos.
“Na época, 1E 1547 era apenas o segundo magnetar da Via Láctea conhecido por emitir ondas de rádio, e estávamos confiantes de que o monitoramento regular revelaria um comportamento interessante”, disse Camilo no comunicado. “No entanto, nunca poderíamos ter imaginado que 20 anos depois isso ajudaria a investigar uma previsão fundamental e particularmente bizarra da mecânica quântica.”
A equipe espera confirmar a descoberta com dados de missões futuras, incluindo uma missão orbital planejada chamada GoSOX (abreviação de Globe Orbiting Soft X-ray Polarimeter), bem como simulações de computador aprimoradas para distinguir o sinal de birrefringência de vácuo de outros processos que envolvem magnetares.
“Com estes dados futuros e as nossas simulações atualizadas, poderemos finalmente completar a pesquisa 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.
