Зарегистрироваться
Календарь событий
Планы наблюдений
Все планы наблюденияПодробнее
Каталоги
Новые наблюдения
Новости Просмотр новости

Первое свидетельство необычного квантового свойства вакуума?

AstroBlogs.ru | 30 ноября 2016 в 15:20

Группа исследователей из INAF (Милан, Италия) и университета города Зелена Гура (Польша) под руководством Роберто Миньяни (Roberto Mignani) использовала Очень Большой Телескоп ESO (VLT) в обсерватории Параналь в Чили для наблюдений нейтронной звезды RX J1856.5-3754, находящейся на расстоянии около 400 световых лет от Земли. Объект входит в группу нейтронных звезд, известную под названием Великолепной Семерки. Это изолированные нейтронные звезды (INS), не имеющие звездного компаньона, не излучающие, в отличие от пульсаров, радиоволн и не окруженные веществом, оставшимся после взрыва породивших их сверхновых.

Несмотря на то, что это одна из ближайших к нам нейтронных звезд, она крайне слабая и для ее наблюдений в видимых лучах понадобилась вся мощь установленного на VLT приемника FORS2, на пределе современной оптической техники.

Этот широкоугольный снимок показывает обласьб вокруг очень слабой нейтронной звезды RX J1856.5-3754 в южном созвездии Corona Australis. Эта часть неба также содержит интересные районы темной и светлой туманностей, окружающих переменную звезду R Южной Короны (вверху слева), а также шаровое звездное скопление NGC 6723. Нейтронная звезда сама слишком слаба, чтобы увидеть здесь, но она очень близко к центру изображения.

eso1641b

Нейтронные звезды представляют собой сверхплотные ядра массивных — по меньшей мере в 10 раз более массивных, чем Солнце — звезд, которые в конце своей эволюции взорвались в виде сверхновых. У этих объектов также очень сильные магнитные поля, в миллиарды раз сильнее, чем у Солнца, которые пронизывают поверхностные слои этих звезд и окружающее их пространство.

На следующем фото показана область вокруг одинокой нейтронной звезды RX J1856.5-3754 и связанный с ним конусообразной туманности.Снимок основан на серии экспозиций, полученных с помощью инструмента FORS на VLT KUEYEN с помощью трех различных оптических фильтров. След астероида виден в поле с прерывистыми синего, зеленого и красного цветов. RX J1856.5-3754 находится точно в центре изображения.

eso1641c

Эти поля так сильны, что они влияют даже на свойства пустоты – вакуума – вокруг нейтронных звезд. В нормальном состоянии вакуум ничем не проявляет себя, свет распространяется через него без изменений. Но согласно квантовой электродинамике (КЭД) – квантовой теории, описывающей взаимодействие между фотонами и заряженными частицами, такими, как электроны – вакуум заполнен постоянно возникающими и исчезающими виртуальными частицами. Очень сильные магнитные поля могут модифицировать свойства пространства и поляризовать проходящий сквозь него свет.

Миньяни объясняет:В рамках КЭД сильно намагниченный вакуум по отношению к проходящему сквозь него свету ведет себя как призма. Этотэффектиназываетсядвойнымлучепреломлениемввакууме.

Однако, до сих пор, в отличие от многих других предсказаний КЭД, двойное лучепреломление в вакууме не получало прямого экспериментального подтверждения. В течение 80 лет после того, как это явление было предсказано в статье Вернера Гейзенберга (Werner Heisenberg), знаменитого своим принципом неопределенности, и Ганса Генриха Эйлера (Hans Heinrich Euler), все попытки зарегистрировать его в лаборатории проваливались.

"Этот эффект можно зарегистрировать только в присутствии исключительно сильного магнитного поля, как раз такого, которое существует вокруг нейтронных звезд. Так мы еще раз убеждаемся, что нейтронные звезды представляют собой уникальные естественные лаборатории для исследованияфундаментальных законов природы", -- говорит Роберто Туролла (Roberto Turolla), сотрудник университета г.Падуя (Италия).

Тщательно проанализировав данные, полученные на VLT, Миньяни и его группа обнаружили значительную – на уровне примерно 16% -- линейную поляризацию, которую они интерпретировали как следствие эффекта вакуумного двойного лучепреломления в пространстве, окружающем RX J1856.5-3754 Существуют и другие процессы, которые могут привести к поляризации света звезд в ходе его распространения в космосе. Ученые тщательно проанализировали возможности других объяснений — например, поляризации при рассеянии на пылевых частицах — но пришли к выводу, что наблюдаемая поляризация ими вряд ли может быть описана..

На рисунке ниже показано, как свет, исходящий от поверхности нейтронной звезды с очень сильным магнитным полем (слева) становится линейно поляризованным, как он проходит через вакуум пространства, близкого к звезде на своем пути к наблюдателю на Земле (справа). Поляризация наблюдаемого света в очень сильном магнитном поле позволяет предположить, что пустое пространство вокруг нейтронной звезды является предметом квантового эффекта, известного как вакуумного двойного лучепреломления, предсказанного квантовой электродинамикой (КЭД). Этот эффект был предсказан в 1930-х годах, но не наблюдалось раньше.

eso1641a

Винченцо Теста (Vincenzo Testa) из INAF (Рим, Италия) комментирует:"Эта звезда – вообще самый слабый объект, для которого когда-либо была измерена поляризация. Для этого потребовался один из крупнейших и совершеннейших в мире телескопов, VLT, и точнейшие методы анализа данных, позволившие выделить столь слабый сигнал".

"Измеренную нами на VLT высокую линейную поляризацию непросто объяснить с помощью существующих моделей, не привлекая предсказываемого КЭД двойного лучепреломления в вакууме", -- добавляет Миньяни.

"Исследование, выполненное на VLT– самое первое наблюдательное подтверждение предсказаний эффектов КЭД в крайне сильных магнитных полях", -- отмечает Сильвия Зейн (Silvia Zane, UCL/MSSL, Великобритания).

Миньяни настроен очень оптимистически в отношении дальнейшего прогресса в этой области исследований, которого следует ожидать с появлением еще более мощных телескопов: “Измерения поляризации с телескопами следующего поколения, такими, как Европейский Чрезвычайно Большой Телескоп ESO, могут сыграть ключевую роль в проверке предсказаний КЭД о проявлениях эффекта двойного лучепреломления в вакуумевокруг гораздо большего числа нейтронных звезд”.

"Эта работа, впервые выполненная в видимой области спектра, указывает путь для подобных измерений в рентгеновском диапазоне", -- добавляет Кинва Ву (Kinwah Wu, UCL/MSSL, Великобритания).

 

ESO

Комментарии: 0
На данный момент еще нет комментариев
Обзоры

starry-sky.ruSkyWatcher EQ5 

3 февраля 2017 в 10:24

VitalSkyWatcher N 200/1000 PDS Explorer BD OTA 

26 октября 2016 в 13:09

Алексей В. КочетовDeepSky UHC 

5 декабря 2016 в 10:41

Алексей В. КочетовDeepSky OIII 

25 октября 2016 в 21:24

Все обзоры
Карты
Комментарии