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
Астрономы сфотографировали «детство Вселенной» до появления галактик
Космос
Прощальные кадры: лунный модуль сфотографировал закат на Луне
Наука
Гены загадочных предков людей повлияли на работу мозга, показало исследование
Наука
В Петербурге открыли лабораторию для создания компьютеров, которые имитируют работу мозга
Наука
Телескоп «Евклид» показал 26 млн галактик: опубликованы первые результаты миссии
Космос
Крошечных морских животных увеличили в пять раз, чтобы рассмотреть их клетки
Наука
В Сеченовском Университете появится «умная» операционная 
Новости
Операторы связи начали заменять китайское оборудование на российское
Новости
В России хотят обязать использование отечественных процессоров для ИИ
Новости
Посмотрите на первого робота-гуманоида Nvidia в действии
Новости
Образцы с обратной стороны Луны показали, какой она была в прошлом
Космос
Морские интернет-кабели научились «прослушивать» на предмет саботажа
Новости
Нового рекорда на термоядерном синтезе добились в России
Наука
Российские ученые разработали материалы для памяти будущего  
Наука
Выяснилось, какие мутации ДНК ускоряют старение  
Наука
«Суперджет» с российскими двигателями ПД-8 впервые поднялся в воздух
Новости
Светочувствительные нановолокна ускорили рост нейронов  
Наука
ChatGPT может «заболеть» тревожностью и депрессией, но есть способ его «успокоить»  
Новости
Москва сократила выбросы углерода на 190 000 тонн благодаря электробусам  
Новости
Игуаны совершили рекордное путешествие миллионы лет назад: они проплыли по океану 8 000 км
Наука