Квантовая «фотонная метаморфоза» объясняет необычное излучение нейтронной звезды

Эффект, предсказанный квантовой электродинамикой, может объяснить загадочные первые наблюдения поляризованного рентгеновского излучения, испускаемого магнетаром.

Исследователь из Корнельского института Донг Лай изучил необычную поляризацию рентгеновского излучения от магнетара — нейтронной звездой с мощным магнитным полем. Наблюдения, полученные спутником, можно объяснить «фотонной метаморфозой» — эффектом, предсказанным квантовой электродинамикой.

В 2022 году спутник НАСА IXPE наблюдал за магнетаром 4U 0142+61, расположенным на расстоянии около 13 тыс. световых лет от Земли в созвездии Кассиопеи. Магнетар — это плотный и горячий остаток массивной звезды с магнитным полем в 100 трлн раз больше, чем у нашей планеты. Анализ данных показал, что рентгеновские лучи с более низкой и высокой энергией поляризованы по-разному, а электромагнитные поля ориентированы под прямым углом друг к другу.

Это наблюдение противоречит предыдущим концепциям. Исследователи полагали, что магнетар должен генерировать сильно поляризованное рентгеновское излучение. Это означает, что электромагнитное поле излучения не вибрирует случайным образом, а имеет предпочтительное направление.

Чтобы объяснить необычный эффект, астрофизик использовал квантовую электродинамику. Эта теория, описывающая микроскопические взаимодействия между электронами и фотонами, предсказывает, что, когда рентгеновские фотоны покидают тонкую атмосферу горячего намагниченного газа или плазмы нейтронной звезды, они проходят через фазу, называемую вакуумным резонансом.

В этих условиях фотоны, не имеющие собственного заряда, могут временно превращаться в пары «виртуальных» электронов и позитронов, на которые воздействует сверхсильное магнитное поле магнетара даже в вакууме. Этот процесс называется «вакуумным двулучепреломлением». В сочетании с родственным процессом, двойным лучепреломлением плазмы, создаются условия для того, чтобы полярность высокоэнергетического рентгеновского излучения колебалась на 90° по отношению к низкоэнергетическому рентгеновскому излучению.

Исследователь отмечает, что изучение рентгеновских лучей от некоторых из самых экстремальных объектов Вселенной, включая нейтронные звезды и черные дыры, позволяет ученым исследовать поведение материи в условиях, которые невозможно воспроизвести в лаборатории, и способствует пониманию красота и разнообразие Вселенной.


Читать далее:

Ученые впервые увидели, как звезда пожирает планету: это, в итоге, ждет и Землю

Две суперземли нашли на краю обитаемой зоны: на одной из них комфортная температура

Ученые исследовали умирающий мозг и рассказали, что обнаружили

На обложке: художественная иллюстрация магнетара 4U 0142+61 и окружающего его диска из обломков. Изображение: NASA/JPL-Caltech

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
2024 год стал самым жарким за полтора века: впервые превышен предел в 1,5°С
Наука
Юпитер оказался не таким, как считали ученые: открытие опровергает гипотезу о гиганте
Космос
Физики придумали, как найти новые измерения в пространстве
Наука
Посмотрите на первое фото кометы C/2024 G3 в России: она прилетает раз в 160 000 лет
Космос
Ученые нашли необычные частицы: их поведение невозможно объяснить обычной физикой
Наука
Байден запретит поставки ИИ-чипов в Россию: что ответила NVIDIA
Новости
300 млрд киловатт-часов: Китай строит крупнейшую в мире гидроэлектростанцию
Новости
Парниковые газы предложили хранить в стенах домов для борьбы с изменением климата
Наука
Ученые разгадали тайну, как древние птерозавры поднялись в воздух
Наука
Эксперимент показал, что фотоны света могут вести себя как частицы темной материи
Наука
ИИ создал крупнейшую базу данных фотографий северного сияния
Наука
Молекулы РНК превратили в «фонарики», чтобы отслеживать их работу в клетке
Наука
Европейский зонд показал северный полюс Меркурия в рекордных деталях
Космос
Посмотрите, как изменится внешний вид людей через 30 лет  
Наука
Посмотрите на первые фото Tesla Model Y без камуфляжа  
Новости
«Тостер» для смартфона обновляет зарядку гаджета за секунды
Новости
Гаджет, который научился читать мысли человека, показали на CES 2025
Новости
Эта камера будет снимать на Луне: Nikon представила прототип на CES 2025  
Новости
Ярчайший гамма-всплеск в истории связали с теорией струн и темной материей  
Новости
Наука в фокусе: кто и зачем делает научно-популярные видеоблоги в России
Кейсы