对磁星的观测进一步证实了真空中的量子效应
对磁星1E 1547-5408的观测结果表明, 据这项新研究的作者评估,目前提供了关于真空双折射现象的最有力证据——这是一种量子效应,即超强磁场会改变光在真空中的传播方式。Space.com对此进行了报道。
1936年,德国物理学家维尔纳·海森堡及其学生汉斯·欧拉首次提出了这一现象的理论。 根据量子力学,真空并非完全空无一物:其中会短暂地出现并消失虚拟粒子,特别是电子和正电子。 该理论预测,极其强大的磁场能够更强烈地将光波定向到同一方向。
磁星——即大质量恒星爆炸后留下的、大小如城市般的致密残骸——拥有已知宇宙中最强大的磁场。 该研究的合著者马库斯·洛弗指出,要观测到真空双折射现象,所需的磁场强度必须比地球上产生的任何磁场强1亿倍以上。
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2025年3月和4月,研究团队利用美国宇航局(NASA)的“成像X射线偏振探测器”(Imaging X-ray Polarimetry Explorer)空间X射线天文台对1E 1547-5408进行了观测。 这颗磁星每两秒自转一圈,并持续发射无线电波。 此外,国际空间站上的X射线望远镜、澳大利亚Murriyang射电望远镜以及南非射电天文台的观测数据也对本次研究进行了补充。
研究数据显示,该磁星的X射线辐射偏振度几乎是同类天体的三倍,且偏振方向与磁场方向一致,并与此前在射电波段观测到的图像相吻合。 研究团队得出结论,这种结果组合最能用真空双折射现象来解释。
此前在2017年,天文学家曾在对中子星RX J1856.5-3754的光学观测中发现该现象的迹象,但当时的数据仍存在多种解释。 新论文的作者计划借助未来的太空任务和更先进的计算机模型来验证这一结果。该研究的论文已于8月5日发表在《自然》杂志上。