En el magnetismo extremo de una estrella de neutrones, se notaron "fantasmas" cuánticos

En el magnetismo extremo de una estrella de neutrones, se notaron

El efecto, conocido como "birrefringencia al vacío", se predijo hace 80 años. Pero los astrónomos solo pudieron confirmarlo observando la luz de una estrella de neutrones débil.

Según la física cuántica, el espacio de vacío no está completamente vacío: las partículas virtuales aparecen desde la no existencia incluso en los vacíos vacíos. Pueden parecer visiones fantasmales, pero los astrónomos creen que ahora pueden notar la interferencia causada por las partículas virtuales en la luz tenue generada por la densa estrella de la sustancia en descomposición.

Resultó ser una estrella de neutrones RX J1856.5-3754, ubicada a unos 400 años luz de nuestro planeta. Los investigadores, utilizando el Very Large Telescope (VLT) de ESO en el desierto de Atacama, Chile, descubrieron el efecto cuántico, que se predijo por primera vez en 1930. Se llama "birrefringencia al vacío" y la evidencia de su presencia puede afectar en gran medida nuestra comprensión del funcionamiento del Universo entero.

Parecería extraño que podamos medir los efectos cuánticos cerca de la superficie de una estrella de neutrones a cientos de años luz de distancia, pero necesitamos estudiar los "laboratorios" naturales más extremos del espacio profundo para comprender pequeños fenómenos físicos que tienen un gran impacto en los datos astronómicos. Y en el caso de RX J1856.5-3754, se cree que su potente campo magnético manipula las partículas virtuales y las saca de un vacío para crear un efecto de prisma en la débil luz generada por una estrella de neutrones. El fenómeno de las partículas virtuales se encuentra en muchas curiosas teorías astrofísicas. En particular, es el mecanismo de radiación de Hawking, una teoría presentada por un físico en la década de 1970, que sugiere que los agujeros negros son capaces de evaporarse. Si esto es así y si las partículas virtuales juegan un cierto papel, sigue siendo un tema de debate acalorado. ¿Cómo pueden estos fenómenos cuánticos fantasmales interactuar con los campos magnéticos tener algún efecto observable?

En la física clásica, si la luz pasa a través de un vacío, permanece sin cambios. Sin embargo, si la evidencia es correcta y las partículas están presentes en un vacío directamente alrededor de la estrella de neutrones, el campo magnético comenzará a interactuar con ellas para manipular la luz a medida que pasa a través de ellas. Este efecto es predicho por la "electrodinámica cuántica" - "KVED".

Resulta que el VLT detectó una extraña polarización de la luz que sale de una estrella de neutrones, lo que sugiere que la birrefringencia al vacío entró en juego.

Según el CEA, un vacío magnetizado se comporta como un prisma de propagación de la luz. Este efecto se denomina birrefringencia por vacío ”, dijo el investigador principal Roberto Mignani del INAF Milán en Italia y la Universidad de Zelena Góra en Polonia.

"Este efecto se puede notar solo en presencia de campos magnéticos increíblemente fuertes, como los que rodean las estrellas de neutrones", agregó Roberto Turolla de la Universidad de Padua, Italia. "Esto demuestra una vez más que las estrellas de neutrones son laboratorios invaluables para el estudio de las leyes físicas fundamentales". Las estrellas de neutrones son restos de estrellas con una décima masa de nuestro Sol. Cuando se quedan sin combustible de hidrógeno, hay una explosión como una supernova. Sólo queda una pequeña y muy densa esfera de neutrones (en su mayoría). Curiosamente, las estrellas de neutrones retienen el momento angular y el magnetismo de sus estrellas progenitoras, solo en escalas más extremas.

Los púlsares son estrellas de neutrones que giran rápidamente, consideradas como el "reloj" más preciso del Universo, y parpadean a una velocidad constante. Estos factores hacen que las estrellas de neutrones sean lugares ideales para medir los efectos de la teoría general de la relatividad y un campo magnético fuerte.

Y ahora, con su ayuda, los astrónomos quieren revelar la evidencia del efecto cuántico, que teorizaron hace más de 80 años. Pero esto es solo el comienzo.

"Las mediciones de polarización realizadas por el telescopio de la próxima generación (como el ESO Incredibly Large Telescope) pueden desempeñar un papel crucial en la prueba de la predicción QVED de birrefringencia al vacío", dijo Mignani.

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