Cornell-forsker Dong Lai studerte den uvanlige polariseringen av røntgenstråler fra
I 2022 observerte NASAs IXPE-satellittmagnetar 4U 0142 + 61, som ligger i en avstand på omtrent 13 tusen lysår fra Jorden i stjernebildet Cassiopeia. En magnetar er den tette og varme resten av en massiv stjerne med et magnetfelt som er 100 billioner ganger større enn planeten vår. Analyse av dataene viste at røntgenstrålene med lavere og høyere energi er polarisert forskjellig, og de elektromagnetiske feltene er orientert i rette vinkler på hverandre.
Denne observasjonen motsier tidligere begreper.Forskerne mente at magnetaren skulle generere høypolariserte røntgenstråler. Dette betyr at det elektromagnetiske strålingsfeltet ikke vibrerer tilfeldig, men har en foretrukket retning.
For å forklare den uvanlige effekten, astrofysikerenbrukt kvanteelektrodynamikk. Denne teorien, som beskriver de mikroskopiske interaksjonene mellom elektroner og fotoner, forutsier at når røntgenfotoner forlater den tynne atmosfæren til den varme magnetiserte gassen eller plasmaet til en nøytronstjerne, går de gjennom en fase som kalles vakuumresonans.
Under disse forholdene, fotoner som ikke har sine egneladning, kan midlertidig bli til par av "virtuelle" elektroner og positroner, som påvirkes av det supersterke magnetfeltet til magnetaren selv i vakuum. Denne prosessen kalles "vakuum dobbeltbrytning". I kombinasjon med en relatert prosess, plasmadobbeltbrytning, skapes forholdene for at polariteten til høyenergirøntgenstråler kan svinge med 90° i forhold til lavenergirøntgenstråler.
Forskeren bemerker at studienRøntgenstråler fra noen av universets mest ekstreme objekter, inkludert nøytronstjerner og sorte hull, lar forskere utforske oppførselen til materie under forhold som ikke kan replikeres i laboratoriet, og bidrar til å forstå universets skjønnhet og mangfold.
Les mer:
Forskere så først hvordan en stjerne sluker planeten: dette venter til slutt på jorden
To superjordar funnet på kanten av den beboelige sonen: en av dem har en behagelig temperatur
Forskere undersøkte den døende hjernen og fortalte hva de fant
På omslaget: en kunstnerisk illustrasjon av 4U 0142+61-magnetaren og dens omkringliggende avfallsskive. Bilde: NASA/JPL-Caltech