Spațiul gol, vidul cosmic, nu este atât de gol pe cât pare, conform concluziilor unui nou studiu, publicat de revista Nature, care examinează semnalele de la o stea moartă, un magnetar, oferind ceea ce cercetătorii spun că este cea mai puternică dovadă de până acum cu privire la modificarea proprietăților unui vid de către câmpurile magnetice extreme, transmite sâmbătă Space.com.

Astfel, spațiul aparent gol se comportă ca o prismă și schimbând modul în care lumina călătorește prin el.

Descoperirile, conduse de Rachael Stewart, studentă la masterat în fizică la Universitatea George Washington, confirmă o predicție a unui efect ciudat propus pentru prima dată acum 90 de ani.

'Informațiile pe care le-am obținut uitându-ne la acest nucleu stelar îndepărtat ne oferă, de asemenea, indicii despre natura structurii realității așa cum o cunoaștem, iar acest lucru mi se pare incredibil', a spus Stewart într-un comunicat.

Ideea datează din 1936, când fizicianul german Werner Heisenberg și elevul său Hans Euler au propus că spațiul nu este niciodată cu adevărat gol. În schimb, au susținut ei, este o mare clocotită de 'particule virtuale' - electroni și omologii lor din antimaterie, pozitroni - care apar și dispar, interacționând scurt cu mediul înconjurător înainte de a dispărea.

Această supă subatomică este o consecință a mecanicii cuantice și rămâne invizibilă în condiții obișnuite. Dar teoria prezice că un câmp magnetic extrem de puternic, cum ar fi cel din jurul unui magnetar, poate schimba modul în care lumina se mișcă, determinând undele luminoase să se alinieze mai puternic într-o anumită direcție, într-un efect cunoscut sub numele de 'birefringență în vid' - dublarea prin refracție a unei raze de lumină la trecerea prin vid.

'Detectarea birefringenței în vid necesită un câmp magnetic de peste 100 de milioane de ori mai puternic decât oricare altul pe care l-am creat vreodată pe Pământ', a declarat într-o altă declarație co-autorul studiului, Marcus Lower, astrofizician la Universitatea Swinburne din Australia. 'Din fericire, natura ne-a furnizat magnetari, care sunt laboratoarele cosmice perfecte pentru a căuta acest efect'.

Magnetarii sunt rămășițe dense, de mărimea unui oraș, rămase după ce stelele masive explodează, găzduind cele mai puternice câmpuri magnetice cunoscute în Univers. Aceștia se numără printre rarele obiecte cerești capabile să genereze câmpuri suficient de puternice pentru a dezvălui birefringența în vid, oferind oamenilor de știință un mediu extrem pentru a testa fizica în condiții imposibil de reprodus pe Pământ.

'Nu mai studiem doar obiecte astronomice; le folosim pentru a testa legile naturii', a declarat într-un comunicat Michela Negro, co-autoare a studiului și astrofizician la Universitatea de Stat din Louisiana.

Astronomii au mai surprins și înainte acest fenomen evaziv, dar nu în mod suficient de concludent. În 2017, cercetătorii care au folosit telescopul VLT (Very Large Telescope) din Chile au observat indicii de polarizare în jurul unei stele neutronice slabe numite RX J1856.5-3754, situată la aproximativ 400 de ani-lumină de Pământ. Cu toate acestea, aceste măsurători optice au rămas deschise interpretării, parțial din cauza provocărilor izolării semnalului optic.

La acea vreme, oamenii de știință au remarcat că o dovadă definitivă ar necesita observatoare de raze X din spațiu, în special Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) al NASA, care urma să fie construit. Lansat în 2021, IXPE poartă trei telescoape identice concepute pentru a măsura polarizarea razelor X de înaltă energie.

'Abia în ultimii șase ani am avut de fapt un telescop capabil să detecteze acest efect în jurul magnetarilor', a declarat Lower pentru Michael West Media, un site web independent de știri din Australia.

În martie și aprilie 2025, cercetătorii au indicat IXPE către 1E 1547-5408, un magnetar care se rotește o dată la două secunde și este neobișnuit printre stelele neutronice de felul său pentru emiterea constantă de unde radio. Echipa a suplimentat aceste date cu observații de la un telescop cu raze X de la bordul Stației Spațiale Internaționale, precum și de la radiotelescopul Murriyang din Australia și de la Observatorul de Radioastronomie din Africa de Sud.

Conform studiului, două descoperiri au indicat fenomenul de birefringență în vid.

În primul rând, razele X captate de IXPE au fost de aproape trei ori mai polarizate decât cele din surse similare, mult mai mult decât ar putea explica modelele standard ale emisiei de la suprafața unei stele neutronice. În al doilea rând, polarizarea a indicat aceeași direcție ca și câmpul magnetic al stelei, corespunzând modelului deja observat în undele sale radio. Cercetătorii au concluzionat că această combinație lasă birefringența în vid ca singura explicație care se potrivește datelor.

'Este o ușurare, deoarece înseamnă că teoriile noastre încă funcționează și nu există nimic în neregulă cu fizica', a declarat Lower pentru site-ul de știri Michael West Media.

Pentru Fernando Camilo, cercetător șef la Observatorul de Radioastronomie din Africa de Sud și coautor al noii lucrări, descoperirea este o călătorie lungă și completă. Camilo studiază 1E 1547-5408 din 2007, când a detectat pentru prima dată undele sale radio folosind antena parabolică Murriyang, dezvăluind rata sa de rotație de două secunde.

'La acea vreme, 1E 1547 era doar al doilea magnetar din Calea Lactee despre care se știe că emite unde radio și eram încrezători că monitorizarea regulată va dezvălui un comportament interesant', a spus Camilo în declarație. 'Cu toate acestea, nu ne-am fi putut imagina niciodată că 20 de ani mai târziu acesta va contribui la investigarea unei predicții fundamentale și deosebit de ciudate a mecanicii cuantice'.

Echipa speră să confirme descoperirea cu date din misiuni viitoare, inclusiv o misiune orbitală propusă numită GoSOX (prescurtare de la Globe Orbiting Soft X-ray Polarimeter), alături de simulări computerizate îmbunătățite pentru a distinge semnalul de birefringență în vid de alte procese din mediul extrem din jurul magnetarilor.

'Cu aceste date viitoare la îndemână și simulările noastre actualizate, am putea în sfârșit să putem finaliza căutarea începută de Heisenberg acum aproape 90 de ani', a mai susținut Marcus Lower în comunicatul Universității Swinburne.AGERPRES/(AS - editor: Codruț Bălu, editor online: Alexandru Cojocaru)

Sursa foto: www.phys.org