Uma medição inédita de um magnetar poderá ter captado o espaço vazio se comportando de uma forma que os físicos previam há 90 anos, mas que nunca tinham observado diretamente.
© NASA (ilustração do magnetar 1E 1547.0-5408)
Esta ilustração mostra o magnetar 1E 1547.0-5408. As curvas azuis que emanam dos dois polos magnéticos da estrela representam as linhas do campo magnético. O magnetar é um importante emissor de rádio e raios X, cujos picos se deslocam ao longo do seu período de rotação de 2,1 segundos. Isto indica que o principal emissor de raios X é um "ponto quente" secundário, deslocado em relação ao eixo magnético. Estes emissores são representados como seções cônicas: a emissão de rádio, em azul mais claro, atinge o seu pico no eixo de simetria do campo magnético, enquanto a emissão de raios X, em azul mais escuro, atinge o seu pico abaixo deste. Os cones de emissão superior e inferior apresentam graus de polarização de raios X de 40% e 80%, respectivamente. Estes valores elevados, juntamente com variações suaves e coerentes na polarização ao longo do período de rotação, fornecem o sinal mais definitivo até à data da birrefringência do vácuo, uma previsão há muito procurada da eletrodinâmica quântica.
Os magnetares são uma classe especial de estrelas de nêutrons com campos magnéticos ultrafortes, os mais fortes de qualquer objeto no Universo observável, cerca de um trilhão de vezes mais fortes do que os ímãs mais potentes construídos na Terra. Estas estrelas de nêutrons supermagnéticas oferecem um vislumbre da física de ambientes intensos que não se encontram em mais nenhum outro lugar. Já as estrelas de nêutrons são os núcleos remanescentes de estrelas massivas, formadas no final dos seus ciclos de vida, que possuem mais massa do que o Sol, condensadas até ao tamanho de uma cidade, tornando-as laboratórios naturais para o estudo da física extrema.
Os cientistas, utilizando o IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA, realizaram mais de 140 horas de observações do magnetar 1E 1547-5408, entre março e abril de 2025, em conjunto com o NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) da NASA e Murriyang, o radiotelescópio Parkes da CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation), operado pela agência científica nacional da Austrália.
Esta foi a primeira medição coordenada de polarização em rádio e raios X de um magnetar. O 1E 1547-5408, que completa uma rotação a cada 2 segundos, é um magnetar único que emite consistentemente intensa energia rádio e raios X, por razões que os cientistas ainda estão tentando compreender. As observações revelaram que a polarização, ou seja, a orientação e o nível de alinhamento dos fótons recebidos é quase três vezes superior à observada em fontes semelhantes.
Este elevado nível de polarização foi surpreendente, uma vez que a geometria dos campos magnéticos do magnetar sugere que as medições que observamos deveriam ser próximas de zero em determinados pontos da estrela. Os modelos padrão de emissão superficial também não explicam este valor elevado, indicando que outro efeito deve estar aumentando a polarização.
É aqui que entra a birrefringência do vácuo, uma teoria com 90 anos no domínio da eletrodinâmica quântica. Proposta pela primeira vez em 1936, a teoria sugere que o vácuo do espaço pode ser alterado por campos magnéticos extremos, muito superiores aos que os seres humanos conseguem criar na Terra. Nessas condições, o vácuo age como uma lente ou um prisma, filtrando a luz com base na direção em que esta se desloca, aumentando assim a sua polarização total.
A capacidade da missão IXPE para medir a polarização dos raios X foi essencial para testar esta teoria. As simulações realizadas apoiam a possibilidade de a birrefringência do vácuo estar na origem do sinal distinto.
As medições de polarização de grande magnitude provenientes do magnetar fornecem um forte apoio à previsão teórica e podem constituir a primeira vez que este efeito foi observado diretamente em qualquer lugar. Novas observações do IXPE desta fonte e de outros magnetares irão confirmar este sinal e, potencialmente, revelar outros efeitos exóticos da eletrodinâmica quântica.
Um artigo foi publicado na revista Nature.
Fonte: NASA