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
Предок тираннозавра «иммигрировал» в Америку из Азии, считают ученые
Наука
Обновленный Gemini 2.5 Pro от Google возглавил рейтинг ИИ для разработчиков
Новости
Ученые решили проблему, которая мешала запуску термоядерных реакторов почти 70 лет
Наука
Китайское «супероружие» для подводных диверсий оказалось не таким, как считалось
Новости
Отключение мобильного интернета в Москве: какие последствия для бизнеса
Новости
Киберполиция назвала новые схемы мошенников: как они воруют аккаунты на «Госуслугах»
Новости
Хокинг предсказал гибель Земли: оказалось, НАСА сочло угрозу реальной
Наука
Создатель Ethereum признал свои ошибки и решил изменить криптовалюту
Новости
«Ред ОС 8» заработала на Arm-платформах — теперь и на «Байкале»
Новости
Компания Цукерберга использовала уязвимость подростков для рекламы
Новости
Старая модель не работает: ученые ищут новые объяснения устройства Вселенной
Космос
Пыльцевая буря накрыла центр России: что это и как защититься аллергикам
Наука
3400-летние артефакты загадочного племени нашли на вершине потухшего вулкана в Венгрии
Наука
На 3D-принтере напечатали электрод, который работает эффективнее ЭЭГ
Наука
Древесная стружка и ветки: открыт необычный способ мумификации с удивительной эффективностью
Наука
Физики MIT наблюдали квантовые взаимодействия между атомами
Наука
В Перми предложили способ очистки побережья от последствий разлива нефти
Наука
«Уэбб» заглянул сквозь дымку, окутывающую популярные и загадочные экзопланеты
Космос
Хирурги впервые удалили опухоль позвоночника через глазницу
Наука
Не только в небе: птерозавры ходили бок о бок с динозаврами, выяснили ученые
Наука