El investigador de Cornell, Dong Lai, estudió la polarización inusual de los rayos X de
En 2022, el satélite IXPE de la NASA observómagnetar 4U 0142+61, ubicada a una distancia de unos 13 mil años luz de la Tierra en la constelación de Casiopea. Una magnetar es el remanente denso y caliente de una estrella masiva con un campo magnético 100 billones de veces mayor que el de nuestro planeta. El análisis de los datos mostró que los rayos X de menor y mayor energía están polarizados de manera diferente, y los campos electromagnéticos están orientados en ángulo recto entre sí.
Esta observación contradice los conceptos anteriores.Los investigadores creían que la magnetar debería generar rayos X altamente polarizados. Esto significa que el campo de radiación electromagnética no vibra aleatoriamente, sino que tiene una dirección preferida.
Para explicar el efecto inusual, el astrofísicoutiliza la electrodinámica cuántica. Esta teoría, que describe las interacciones microscópicas entre electrones y fotones, predice que cuando los fotones de rayos X abandonan la delgada atmósfera del gas o plasma caliente magnetizado de una estrella de neutrones, pasan por una fase llamada resonancia de vacío.
En estas condiciones, los fotones que no tienen su propiocarga, puede convertirse temporalmente en pares de electrones y positrones "virtuales", que se ven afectados por el campo magnético súper fuerte del magnetar incluso en el vacío. Este proceso se denomina "birrefringencia al vacío". En combinación con un proceso relacionado, la birrefringencia de plasma, se crean las condiciones para que la polaridad de los rayos X de alta energía fluctúe 90° con respecto a los rayos X de baja energía.
El investigador señala que el estudioLos rayos X de algunos de los objetos más extremos del Universo, incluidas las estrellas de neutrones y los agujeros negros, permiten a los científicos explorar el comportamiento de la materia en condiciones que no se pueden replicar en el laboratorio y contribuyen a comprender la belleza y la diversidad del Universo.
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En la portada: una ilustración artística de la magnetar 4U 0142+61 y el disco de escombros que la rodea. Imagen: NASA/JPL-Caltech