Il ricercatore della Cornell Dong Lai ha studiato l'insolita polarizzazione dei raggi X
Nel 2022, il satellite IXPE della NASA ha osservatomagnetar 4U 0142 + 61, situato a una distanza di circa 13mila anni luce dalla Terra nella costellazione di Cassiopea. Una magnetar è il residuo denso e caldo di una stella massiccia con un campo magnetico 100 trilioni di volte quello del nostro pianeta. L'analisi dei dati ha mostrato che i raggi X di energia inferiore e superiore sono polarizzati in modo diverso e che i campi elettromagnetici sono orientati ad angolo retto l'uno rispetto all'altro.
Questa osservazione contraddice i concetti precedenti.I ricercatori ritenevano che la magnetar dovesse generare raggi X altamente polarizzati. Ciò significa che il campo di radiazione elettromagnetica non vibra in modo casuale, ma ha una direzione preferenziale.
Per spiegare l'insolito effetto, l'astrofisicousato l'elettrodinamica quantistica. Questa teoria, che descrive le interazioni microscopiche tra elettroni e fotoni, prevede che quando i fotoni di raggi X lasciano l'atmosfera sottile del gas caldo magnetizzato o del plasma di una stella di neutroni, attraversano una fase chiamata risonanza del vuoto.
In queste condizioni, i fotoni che non hanno il propriocarica, possono trasformarsi temporaneamente in coppie di elettroni e positroni "virtuali", che sono influenzati dal campo magnetico super forte della magnetar anche nel vuoto. Questo processo è chiamato "birifrangenza sotto vuoto". In combinazione con un processo correlato, la birifrangenza al plasma, vengono create le condizioni affinché la polarità dei raggi X ad alta energia fluttui di 90° rispetto ai raggi X a bassa energia.
Il ricercatore osserva che lo studioI raggi X di alcuni degli oggetti più estremi dell'Universo, tra cui stelle di neutroni e buchi neri, consentono agli scienziati di esplorare il comportamento della materia in condizioni che non possono essere replicate in laboratorio e contribuiscono a comprendere la bellezza e la diversità dell'Universo.
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In copertina: un'illustrazione artistica della magnetar 4U 0142+61 e del suo disco di detriti circostante. Immagine: NASA/JPL-Caltech