Zespół, którym kierował Roberto Mignani wykorzystał należący do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile do obserwacji gwiazdy neutronowej RX J1856.5-3754, położonej ok. 400 lat świetlnych od Ziemi.
Nauka w portalu PolskieRadio.pl
Obiekt ten jest częścią grupy gwiazd neutronowych znanej jako Siedem Wspaniałych. Są to izolowane gwiazdy neutronowe (INS - isolated neutron stars), które nie posiadają gwiezdnych towarzyszek, nie emitują fal radiowych (jak pulsary) i nie są otoczone przez materię z poprzedniczki supernowej.
Mimo iż RX J1856.5-3754 jest jedną z najbliższych gwiazd neutronowych, jej ekstremalnie słaby blask powoduje, że astronomowie mogą obserwować ją w świetle widzialnym jedynie przy pomocy instrumentu FORS2 na teleskopie VLT, na granicy obecnych możliwości technologii budowy teleskopów.
Gwiazdy neutronowe to bardzo gęste pozostałości po jądrach masywnych gwiazd - co najmniej 10 razy masywniejszych niż nasze Słońce - które pod koniec swojego życia wybuchły jako supernowe. Posiadają potężne pola magnetyczne, miliardy razy silniejsze niż w przypadku Słońca, które przenikają ich zewnętrzną powierzchnię i otoczenie.
Zazwyczaj próżnię uważa się za całkowicie pustą, tak iż światło może przez nią podróżować bez jakichkolwiek zmian. Ale w elektrodynamice kwantowej (QED), kwantowej teorii opisujące oddziaływania pomiędzy fotonami, a naładowanymi cząstkami, takimi jak elektrony, przestrzeń pełna jest wirtualnych cząstek, które pojawiają się i znikają w tym samym momencie.
Bardzo silne pola magnetyczne mogą modyfikować tę przestrzeń tak, iż wpływa to na polaryzację światła przez nią przechodzącego.
- Zgodnie z teorią QED, mocno namagnetyzowana próżnia zachowuje się jak pryzmat w stosunku do propagacji światła. Efekt ten nazywany jest dwójłomnością próżni - wytłumaczył Roberto Mignani.
"Gwiazdy neutronowe są bezcennymi laboratoriami"
Jednak pośród wielu przewidywań teorii elektrodynamiki kwantowej, dwójłomność próżni jak dotąd nie została w bezpośredni sposób zademostrowana eksperymentalnie. Próby wykrycia jej w laboratorium nie przyniosły sukcesu w ciągu 80 lat od przewidzenia tego efektu przez Wernera Heisenberga (znanego z zasady nieoznaczoności) i Hansa Heinricha Eulera.
- Efekt ten może zostać wykryty tylko w przypadku obecności niesamowicie silnych pól magnetycznych, takich jak wokół gwiazd neutronowych. Pokazuje to po raz kolejny, że gwiazdy neutronowe są bezcennymi laboratoriami do badania fundamentalnych praw przyrody - stwierdził naukowiec Roberto Turolla.
Po dokładnej analizie danych z VLT, Mignani i jego zespół wykryli liniową polaryzację - w znaczącym stopniu ok. 16 proc. - którą określili jako wywołaną najprawdopodobniej wzmacniającym efektem dwójłomności próżni, zachodzącym w obszarze pustej przestrzeni otaczającej RX J1856.5-3754.
- Jest to najsłabszy obiekt, dla którego udało się jak dotąd zmierzyć polaryzację. Wymagało to największych i najbardziej wydajnych teleskopów na świecie - VLT oraz odpowiednich technik analizy danych, aby uwypuklić sygnał od tak słabej gwiazdy - podkreślił Vincenzo Testa.
- Badania z użyciem VLT są pierwszym obserwacyjnym wsparciem dla przewidywań tego rodzaju efektów elektrodynamiki kwantowej w ekstremalnie silnych polach magnetycznych - zaznaczyła Silvia Zane.
Mignani ma nadzieję, że te zjawiska będzie można lepiej zbadać, gdy pracę rozpoczną jeszcze bardziej zaawansowane teleskopy: "Pomiary polaryzacji przy pomocy następnej generacji teleskopów, takich jak budowany przez ESO teleskop E-ELT, mogą odgrywać kluczową rolę w testowaniu przewidywań elektrodynamiki kwantowej dotyczących efektów dwójłomności próżni wokół większej liczby gwiazd neutronowych".
***
Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) jest międzyrządową organizacją astronomiczną. Wspiera je 16 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy.
ESO prowadzi programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie odkryć naukowych.
ESO zarządza trzema obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów.
VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym.
Na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop E-ELT (European Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski), który stanie się "największym okiem świata na niebo".
ESO, kk
