Cornellforskaren Dong Lai studerade den ovanliga polariseringen av röntgenstrålar från
År 2022 observerade NASA:s IXPE-satellitmagnetar 4U 0142 + 61, belägen på ett avstånd av cirka 13 tusen ljusår från jorden i stjärnbilden Cassiopeia. En magnetar är den täta och heta kvarlevan av en massiv stjärna med ett magnetfält som är 100 biljoner gånger så mycket som vår planet. Analys av data visade att röntgenstrålar med lägre och högre energi är olika polariserade och de elektromagnetiska fälten är orienterade i rät vinkel mot varandra.
Denna observation motsäger tidigare begrepp.Forskarna trodde att magnetaren skulle generera högpolariserad röntgenstrålning. Detta innebär att det elektromagnetiska strålningsfältet inte vibrerar slumpmässigt, utan har en föredragen riktning.
För att förklara den ovanliga effekten, astrofysikernanvänd kvantelektrodynamik. Denna teori, som beskriver de mikroskopiska interaktionerna mellan elektroner och fotoner, förutspår att när röntgenfotoner lämnar den tunna atmosfären av den heta magnetiserade gasen eller plasman från en neutronstjärna, går de igenom en fas som kallas vakuumresonans.
Under dessa förhållanden, fotoner som inte har sina egnaladdning, kan tillfälligt förvandlas till par av "virtuella" elektroner och positroner, som påverkas av magnetarens superstarka magnetfält även i vakuum. Denna process kallas "vakuumdubbelbrytning". I kombination med en relaterad process, plasmadubbelbrytning, skapas förutsättningarna för att polariteten hos högenergiröntgenstrålar ska fluktuera med 90° med avseende på lågenergiröntgenstrålar.
Forskaren konstaterar att studienRöntgenstrålar från några av universums mest extrema objekt, inklusive neutronstjärnor och svarta hål, gör det möjligt för forskare att utforska materiens beteende under förhållanden som inte kan replikeras i labbet, och bidrar till att förstå universums skönhet och mångfald.
Läs mer:
Forskare såg först hur en stjärna slukar planeten: detta väntar i slutändan på jorden
Två superjordar finns på kanten av den beboeliga zonen: en av dem har en behaglig temperatur
Forskare undersökte den döende hjärnan och berättade vad de hittade
På omslaget: en konstnärlig illustration av magnetaren 4U 0142+61 och dess omgivande skräpskiva. Bild: NASA/JPL-Caltech