Vakuumska dvolomnost možda prvi put izmerena kod magnetara
NASA-in satelit IXPE i radio teleskop Parks proveli su više od 140 sati na magnetaru 1E 1547.0-5408. Izmerena polarizacija rendgenskih zraka upućuje na vakuumsku dvolomnost, efekat predviđen 1936.
Međunarodni tim astrofizičara objavio je u sredu, 5. avgusta 2026, u časopisu Nature merenje koje bi moglo biti prvi direktan trag vakuumske dvolomnosti, efekta koji je Verner Hajzenberg predvideo pre skoro 90 godina. Meta posmatranja bio je magnetar 1E 1547.0-5408, neutronska zvezda čije je magnetno polje oko bilion puta jače od Zemljinog i koja jedan pun obrtaj napravi za 2,1 sekundu. Rad nosi DOI 10.1038/s41586-026-10859-z.
Magnetari su retka vrsta neutronskih zvezda sa najjačim poznatim magnetnim poljima u svemiru, a ovaj je poseban i po tome što istovremeno emituje jako radio i rendgensko zračenje, što astronomi još uvek ne umeju da objasne do kraja. Zbog toga je izabran za posao za koji laboratorija na Zemlji nije dovoljna. Po rečima Markusa Lovera (Marcus Lower) sa Univerziteta Svinburn u Australiji, jednog od autora rada, za detekciju je potrebno polje više od 100 miliona puta jače od bilo kog koje je čovek napravio.
Kako je merenje izvedeno
Posmatranja su trajala više od 140 sati i izvedena su između marta i aprila 2025. godine. U kampanji su učestvovali:
- NASA-in satelit IXPE, jedini instrument koji meri polarizaciju rendgenskog zračenja i koji je u orbiti od decembra 2021. godine
- instrument NICER na Međunarodnoj svemirskoj stanici
- australijski radio teleskop Parks, koji nosi ime Murijang, u vlasništvu agencije CSIRO
Bilo je to prvo koordinisano merenje radio i rendgenske polarizacije jednog magnetara. Rezultat je izašao izvan očekivanog raspona. Stepen polarizacije iznosi 40 odsto u gornjem i 80 odsto u donjem konusu zračenja, skoro tri puta više nego kod sličnih objekata. Standardni modeli zračenja sa površine neutronske zvezde tu vrednost ne objašnjavaju, pa je tim tražio dodatni mehanizam koji polarizaciju pojačava.
Drugi trag bio je pravac. Polarizacija je bila zaključana za pravac magnetnog polja i pratila je ponašanje radio talasa dok se zvezda okretala.
Šta je vakuumska dvolomnost?
To je predviđanje kvantne elektrodinamike iz 1936. godine, po kome prazan prostor nije prazan. U njemu se, po Hajzenbergu, neprekidno pojavljuju i nestaju virtuelne čestice. Kada kroz takav prostor prođe dovoljno jako magnetno polje, te čestice se poravnaju sa poljem, a vakuum počne da se ponaša kao prizma ili filter i različito propušta svetlost različite orijentacije. Posledica je porast ukupne polarizacije.
“Zbog jačine magnetnog polja, Hajzenbergove virtuelne čestice se poravnavaju sa pravcem u kom polje pokazuje”, objasnio je Lover.
Prvi potpisnik rada je Rejčel Stjuart, doktorandkinja Univerziteta Džordž Vašington, a ko-prvi autor Hoa Din Ti, postdoktorand sa Univerziteta Rajs. Stjuart je u saopštenju NASA poručila:
Informacije koje smo dobili posmatrajući to udaljeno zvezdano jezgro daju nam i naznake o prirodi same strukture stvarnosti kakvu poznajemo.
Simulacije koje je tim uradio idu u prilog toj mogućnosti. “Reprodukovanje posmatranih obeležja rendgenske polarizacije zahteva prisustvo vakuumske dvolomnosti u okolini neutronske zvezde”, naveo je Hoa Din Ti u istom saopštenju.
Šta rezultat još ne dokazuje
NASA rezultat opisuje kao moguće prvo direktno posmatranje, ne kao konačan dokaz, i tu razliku vredi zadržati. Zasebna analiza istih podataka tvrdi da geometrija sistema može biti drugačija nego što tim pretpostavlja i da visoka polarizacija sama po sebi nije dovoljan dokaz. Merenje je izvedeno na jednom objektu, u jednom periodu, a mehanizam kojim ovaj magnetar zrači nije u potpunosti poznat ni bez kvantnih efekata.
Sam Lover kaže isto:
Potrebni su nam dodatni podaci i bolje simulacije da bismo razdvojili signal vakuumske dvolomnosti od drugih procesa koji se odvijaju oko magnetara.
Provera će doći iz nastavka posmatranja, na ovom i na drugim magnetarima. IXPE je zajednička misija NASA i Italijanske svemirske agencije, sa saradnicima iz 12 zemalja, a vodi je NASA-in Maršalov centar za svemirske letove u Hantsvilu, u Alabami. Misija je u orbiti nešto više od četiri i po godine, što znači da ovakvih magnetara u njenoj arhivi ima još, i da će sledeći test biti da li se isti obrazac ponovi na objektu sa drugačijom geometrijom polja. Ako se ponovi, vakuumska dvolomnost prestaje da bude teorijska mogućnost. Ako se ne ponovi, objašnjenje treba tražiti u samoj površini zvezde.
