Cornell-onderzoeker Dong Lai bestudeerde de ongebruikelijke polarisatie van röntgenstraling
In 2022 werd de IXPE-satelliet van NASA waargenomenmagnetar 4U 0142 + 61, gelegen op een afstand van ongeveer 13 duizend lichtjaar van de aarde in het sterrenbeeld Cassiopeia. Een magnetar is het dichte en hete overblijfsel van een massieve ster met een magnetisch veld dat 100 biljoen keer zo groot is als dat van onze planeet. Analyse van de gegevens toonde aan dat de röntgenstralen met lagere en hogere energie verschillend gepolariseerd zijn en dat de elektromagnetische velden haaks op elkaar staan.
Deze waarneming is in tegenspraak met eerdere concepten.De onderzoekers waren van mening dat de magnetar sterk gepolariseerde röntgenstralen zou moeten genereren. Dit betekent dat het elektromagnetische stralingsveld niet willekeurig trilt, maar een voorkeursrichting heeft.
Om het ongebruikelijke effect te verklaren, de astrofysicuskwantumelektrodynamica gebruikt. Deze theorie, die de microscopische interacties tussen elektronen en fotonen beschrijft, voorspelt dat wanneer röntgenfotonen de dunne atmosfeer van het hete gemagnetiseerde gas of plasma van een neutronenster verlaten, ze door een fase gaan die vacuümresonantie wordt genoemd.
Onder deze omstandigheden kunnen fotonen die geen eigen fotonen hebbenlading, kunnen tijdelijk veranderen in paren van "virtuele" elektronen en positronen, die zelfs in vacuüm worden beïnvloed door het supersterke magnetische veld van de magnetar. Dit proces wordt "vacuüm dubbele breking" genoemd. In combinatie met een verwant proces, plasma dubbele breking, worden de voorwaarden gecreëerd voor de polariteit van hoogenergetische röntgenstralen om 90° te fluctueren ten opzichte van laagenergetische röntgenstralen.
De onderzoeker merkt op dat de studieRöntgenstralen van enkele van de meest extreme objecten in het heelal, waaronder neutronensterren en zwarte gaten, stellen wetenschappers in staat het gedrag van materie te onderzoeken onder omstandigheden die niet in het laboratorium kunnen worden nagebootst, en dragen bij aan het begrijpen van de schoonheid en diversiteit van het heelal.
Lees verder:
Wetenschappers zagen voor het eerst hoe een ster de planeet verslindt: dit wacht uiteindelijk op de aarde
Twee superaardes gevonden aan de rand van de bewoonbare zone: een ervan heeft een aangename temperatuur
Wetenschappers onderzochten de stervende hersenen en vertelden wat ze vonden
Op de omslag: een artistieke illustratie van de 4U 0142+61 magnetar en de omliggende puinschijf. Afbeelding: NASA/JPL-Caltech