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
Найдены останки римского легионера, которого сурово наказали за предательство
Наука
Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной
Космос
Эйнштейн был прав: его открытие поможет раскрыть тайну нейтронных звезд
Космос
Гель для защиты от радиации разработали в Европе
Космос
Шаг к созданию мантии-невидимки: ученые добились отрицательного преломления света 
Наука
Telegram выкатил крупное обновление по работе с видео
Новости
Вошел как влитой: в России создали легко интегрируемый аналог Microsoft AD
Технологии
Китайский робопес впервые участвовал в пожарно-спасательной операции
Новости
Таинственные космические огни оказались странными остатками взорвавшихся звезд
Космос
Британский стартап показал робота, который манипулирует руками быстрее человека
Новости
Четвертому пациенту пересадили модифицированную почку свиньи
Наука
Посмотрите на цветные облака, которые плывут в небе над марсоходом «Кьюриосити»
Космос
Инженеры MIT напечатали дешевый двигатель для маленьких спутников
Новости
Началась разработка космического двигателя на воде: что о нем известно
Космос
Через Млечный Путь несется пара объектов на гиперскорости: что о них известно
Космос
Названы опасные побочные эффекты использования ИИ для мозга
Наука
НАСА рискуют провалить главную лунную программу и не только
Кейсы
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос