O pesquisador do Instituto Cornell, Dong Lai, estudou a polarização incomum dos raios-X de
Em 2022, o satélite IXPE da NASA observoumagnetar 4U 0142 + 61, localizado a uma distância de cerca de 13 mil anos-luz da Terra na constelação de Cassiopeia. Um magnetar é o remanescente denso e quente de uma estrela massiva com um campo magnético 100 trilhões de vezes maior que o do nosso planeta. A análise dos dados mostrou que os raios X de energia mais baixa e mais alta são polarizados de maneira diferente e os campos eletromagnéticos são orientados em ângulos retos entre si.
Esta observação contradiz conceitos anteriores.Os pesquisadores acreditavam que o magnetar deveria gerar raios-X altamente polarizados. Isso significa que o campo de radiação eletromagnética não vibra aleatoriamente, mas tem uma direção preferencial.
Para explicar o efeito incomum, o astrofísicoeletrodinâmica quântica usada. Essa teoria, que descreve as interações microscópicas entre elétrons e fótons, prevê que, quando os fótons de raios-X deixam a fina atmosfera do gás magnetizado quente ou plasma de uma estrela de nêutrons, eles passam por uma fase chamada ressonância de vácuo.
Nessas condições, os fótons que não possuemcarga, pode se transformar temporariamente em pares de elétrons e pósitrons "virtuais", que são afetados pelo campo magnético superforte do magnetar mesmo no vácuo. Este processo é chamado de "birrefringência a vácuo". Em combinação com um processo relacionado, a birrefringência do plasma, são criadas as condições para que a polaridade dos raios X de alta energia flutue 90° em relação aos raios X de baixa energia.
A pesquisadora destaca que o estudoRaios-X de alguns dos objetos mais extremos do Universo, incluindo estrelas de nêutrons e buracos negros, permitem aos cientistas explorar o comportamento da matéria em condições que não podem ser replicadas em laboratório e contribuem para a compreensão da beleza e diversidade do Universo.
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Na capa: uma ilustração artística do magnetar 4U 0142+61 e seu disco de detritos circundante. Imagem: NASA/JPL-Caltech