Ученые впервые подтвердили необычное квантовое свойство пустого пространства

Изучая свет, испускаемый необычно плотной и сильно магнетизированной нейтронной звездой, при помощи Очень большого телескопа (Very Large Telescope, VLT) Европейской южной обсерватории, астрономы, возможно, впервые подтвердили наблюдениями загадочный квантовый эффект, впервые предсказанный в 1930-е гг.   Поляризация наблюдаемого света указывает на то, что пустое пространство вокруг этой нейтронной звезды подвержено квантовому эффекту, известному как двойное лучепреломление в вакууме.

Научная команда, возглавляемая Роберто Мигнани (Roberto Mignani) из Национального астрофизического института (Istituto Nazionale di Astrofisica, INAF), Италия, при помощи телескопа VLT, установленного в Паранальской обсерватории, Чили, наблюдала нейтронную звезду под названием RX J1856.5-3754, находящуюся на расстоянии примерно 400 световых лет от Земли.

Нейтронные звезды представляют собой очень плотные ядра массивных звезд – по крайней мере в 10 раз более массивные, по сравнению с нашим Солнцем – которые взорвались как сверхновые в конце эволюционного цикла. Эти объекты располагают экстремально мощными магнитными полями, в миллиарды раз более мощными, по сравнению с магнитным полем Солнца, которые пронизывают их поверхность и космические окрестности.

Эти поля являются настолько мощными, что они могут влиять на свойства пустого пространства вокруг звезды. Обычно вакуум представляют идеально пустым, и свет должен проходить сквозь него без изменений. Однако в квантовой электродинамике пространство наполнено виртуальными частицами, непрерывно появляющимися и исчезающими. Очень мощные магнитные поля могут модифицировать это пространство так, что оно начинает оказывать влияние на проходящий через него свет, поляризуя его. Анализируя данные, собранные при помощи телескопа VLT, команда Мигнани обнаружила линейную поляризацию света, степень которой составляет 16 процентов.

«Эта высокая степень линейной поляризации, которую мы зафиксировали, не может быть объяснена иначе, кроме как с привлечением представлений квантовой электродинамики о двойном лучепреломлении в вакууме», - сказал Мигнани.