Dong Lai, chercheur à l’Institut Cornell, a étudié la polarisation inhabituelle des rayons X
En 2022, le satellite IXPE de la NASA a observémagnetar 4U 0142 + 61, situé à une distance d'environ 13 000 années-lumière de la Terre dans la constellation de Cassiopée. Un magnétar est le reste dense et chaud d'une étoile massive avec un champ magnétique 100 000 milliards de fois supérieur à celui de notre planète. L'analyse des données a montré que les rayons X d'énergie inférieure et supérieure sont polarisés différemment et que les champs électromagnétiques sont orientés à angle droit les uns par rapport aux autres.
Cette observation contredit les concepts précédents.Les chercheurs pensaient que le magnétar devrait générer des rayons X hautement polarisés. Cela signifie que le champ de rayonnement électromagnétique ne vibre pas de manière aléatoire, mais a une direction privilégiée.
Pour expliquer cet effet inhabituel, l'astrophysicienutilisé l'électrodynamique quantique. Cette théorie, qui décrit les interactions microscopiques entre les électrons et les photons, prédit que lorsque les photons X quittent la fine atmosphère du gaz magnétisé chaud ou du plasma d'une étoile à neutrons, ils passent par une phase appelée résonance du vide.
Dans ces conditions, les photons qui n'ont pas leur proprecharge, peut temporairement se transformer en paires d'électrons et de positrons "virtuels", qui sont affectés par le champ magnétique super puissant du magnétar même dans le vide. Ce processus est appelé "biréfringence sous vide". En combinaison avec un processus apparenté, la biréfringence plasma, les conditions sont créées pour que la polarité des rayons X à haute énergie fluctue de 90° par rapport aux rayons X à basse énergie.
Le chercheur note que l'étudeLes rayons X de certains des objets les plus extrêmes de l'Univers, y compris les étoiles à neutrons et les trous noirs, permettent aux scientifiques d'explorer le comportement de la matière dans des conditions qui ne peuvent pas être reproduites en laboratoire, et contribuent à comprendre la beauté et la diversité de l'Univers.
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En couverture : une illustration artistique du magnétar 4U 0142+61 et de son disque de débris qui l'entoure. Image : NASA/JPL-Caltech