L'effetto, noto come "birifrangenza da vuoto", è stato previsto 80 anni fa. Ma gli astronomi erano in grado di confermarlo solo osservando la luce di una debole stella di neutroni.
Secondo la fisica quantistica, lo spazio vuoto non è completamente vuoto - le particelle virtuali appaiono dalla non esistenza anche nei vuoti vuoti. Possono sembrare visioni spettrali, ma gli astronomi pensano di essere ora in grado di notare l'interferenza causata dalle particelle virtuali nella luce fioca generata dalla densa stella nugget della sostanza in decomposizione.
Si è rivelato essere una stella di neutroni RX J1856.5-3754, situata a circa 400 anni luce dal nostro pianeta. I ricercatori, utilizzando il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO nel deserto di Atacama, in Cile, hanno scoperto l'effetto quantistico, previsto per la prima volta nel 1930. Si chiama "birifrangenza da vuoto" e l'evidenza della sua presenza può influire notevolmente sulla nostra comprensione del funzionamento dell'intero universo.
Sembrerebbe strano che possiamo misurare gli effetti quantistici vicino alla superficie di una stella di neutroni a centinaia di anni luce di distanza, ma dobbiamo studiare i più estremi "laboratori" naturali dello spazio profondo per comprendere minuscoli fenomeni fisici che hanno un enorme impatto sui dati astronomici. E nel caso di RX J1856.5-3754, si ritiene che il suo potente campo magnetico manipoli le particelle virtuali e le tiri fuori dal vuoto per creare un effetto prismatico nella debole luce generata da una stella di neutroni. Il fenomeno delle particelle virtuali risiede in molte teorie astrofisiche curiose. In particolare, è il meccanismo di radiazione Hawking, una teoria avanzata da un fisico negli anni '70, che suggerisce che i buchi neri sono in grado di evaporare. Se sia così e se le particelle virtuali giochino un certo ruolo rimane oggetto di accesi dibattiti. Come possono questi fenomeni quantici spettrali interagire con i campi magnetici hanno effetti osservabili?
Nella fisica classica, se la luce passa attraverso il vuoto, rimane invariata. Tuttavia, se l'evidenza è corretta e le particelle sono presenti nel vuoto direttamente attorno alla stella di neutroni, il campo magnetico inizierà a interagire con esse al fine di manipolare la luce mentre le attraversa. Questo effetto è previsto da "quantum electrodynamics" - "KVED".
Risulta che il VLT ha rilevato una strana polarizzazione della luce che fuoriesce da una stella di neutroni, suggerendo che la birifrangenza sotto vuoto entrò in gioco.
"Secondo il CEA, un vuoto magnetizzato si comporta come un prisma di propagazione della luce. Questo effetto è chiamato birifrangenza da vuoto ", ha detto il capo ricercatore Roberto Mignani dell'INAF di Milano in Italia e dell'Università di Zelena Góra in Polonia.
"Questo effetto può essere notato solo in presenza di campi magnetici incredibilmente forti, come quelli che circondano le stelle di neutroni", ha aggiunto Roberto Turolla dell'Università di Padova, Italia. "Questo dimostra ancora una volta che le stelle di neutroni sono laboratori inestimabili per lo studio delle leggi fisiche fondamentali". Le stelle di neutroni sono resti di stelle con una decima di massa del nostro Sole. Quando esauriscono il carburante a idrogeno, c'è un'esplosione come una supernova. Rimane (principalmente) solo una sfera minuscola e molto densa di neutroni. È interessante notare che le stelle di neutroni mantengono il momento angolare e il magnetismo delle loro stelle progenitrici, solo su scale più estreme.
Le pulsar sono stelle di neutroni a rotazione rapida, considerate il "clock" più preciso dell'Universo, che lampeggia a una velocità costante. Questi fattori rendono le stelle di neutroni luoghi ideali per misurare gli effetti della teoria generale della relatività e un forte campo magnetico.
E ora con il loro aiuto, gli astronomi vogliono rivelare le prove dell'effetto quantistico, che hanno teorizzato più di 80 anni fa. Ma questo è solo l'inizio.
"Le misure di polarizzazione da parte del telescopio di prossima generazione (come l'ESO Incredibly Large Telescope) possono giocare un ruolo cruciale nel testare la previsione QVED della birifrangenza da vuoto", ha detto Mignani.
