Uma primeira medição desse tipo de um magnetar pode ter capturado o espaço vazio se comportando de uma maneira que físicos previram há 90 anos, mas que nunca foi observada diretamente. Os resultados publicados na quarta-feira na Nature.
Fatos rápidos
- Magnetars são uma classe especial de estrelas de nêutrons com campos magnéticos ultrafortes, os mais fortes de qualquer objeto no universo observável, cerca de um trilhão de vezes mais intensos do que os mais fortes ímãs permanentes já construídos na Terra. Essas estrelas de nêutrons supermagnéticas oferecem vislumbres da física de ambientes intensos que não podem ser encontrados em nenhum outro lugar.
- Estrelas de nêutrons são os restos de estrelas massivas, formadas no fim de seus ciclos de vida, que possuem mais massa do que o Sol, comprimidas até o tamanho de uma cidade, tornando-as laboratórios naturais para estudar física extrema.
Cientistas usando a IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA realizaram mais de 140 horas de observações da magnetar 1E 1547-5408, entre março e abril de 2025, em conjunto com a NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) da NASA e com a Murriyang, o radiotelescópio Parkes da CSIRO, agência nacional de ciência da Austrália. Esta foi a primeira medição coordenada de polarização em rádio e em raios X de uma magnetar.
A 1E 1547-5408, que completa uma rotação completa a cada 2 segundos, é uma magnetar única, que emite consistentemente energia de rádio brilhante e luz em raios X, por razões que os cientistas ainda tentam entender.
As observações mostraram que a polarização — isto é, a orientação e o nível de alinhamento dos fótons que chegam — é quase três vezes maior do que a observada em fontes semelhantes. Esse alto nível de polarização foi surpreendente, já que a geometria dos campos magnéticos da magnetar sugere que as medições que vemos deveriam estar próximas de zero em certos pontos da estrela. Modelos-padrão de emissão da superfície também não explicam esse valor elevado, indicando que algum outro efeito deve estar aumentando a polarização.
Entra em cena a birrefringência do vácuo, uma teoria de 90 anos no campo da eletrodinâmica quântica. Proposta pela primeira vez em 1936, a teoria sugere que o vácuo do espaço pode ser alterado por campos magnéticos extremos, muito mais intensos do que os humanos conseguem produzir na Terra. Nessas condições, o vácuo se comporta como uma lente ou um prisma, filtrando a luz com base na direção em que ela está se propagando, aumentando assim a polarização total. A capacidade da missão IXPE de medir a polarização em raios X foi essencial para testar essa teoria.
Simulações realizadas pela equipe de pesquisa dão suporte à possibilidade de a birrefringência do vácuo estar causando o sinal distinto. Hoa Dinh Thi, pesquisadora de pós-doutorado na Rice University, em Houston, e coautora principal do artigo que destaca os resultados, disse: “Nosso modelo sugere que reproduzir as assinaturas de polarização em raios X observadas, ao mesmo tempo em que satisfaz as restrições estabelecidas por observações em rádio, requer a presença de birrefringência do vácuo no ambiente da estrela de nêutrons. Essa descoberta exemplifica como as estrelas de nêutrons nos permitem testar física fundamental em ambientes que não podem ser reproduzidos em laboratórios na Terra.”
As grandes medições de polarização da magnetar oferecem forte apoio à previsão teórica e podem ser a primeira vez que esse efeito foi observado diretamente em qualquer lugar.
“Esse resultado destaca de forma verdadeira o poder interdisciplinar do campo da astrofísica”, disse Rachael Stewart, candidata a Ph.D. na George Washington University e autora principal do artigo publicado em Nature. “As informações que obtivemos ao observar o núcleo dessa estrela distante também nos dão pistas sobre a natureza do tecido da realidade como a conhecemos, e eu acho isso incrível.”
Mais observações com a IXPE dessa fonte e de outras magnetars irão confirmar esse sinal e potencialmente revelar outros efeitos exóticos da eletrodinâmica quântica.
Mais sobre a IXPE
A missão IXPE, que continua a fornecer dados sem precedentes que viabilizam descobertas transformadoras sobre objetos celestes em todo o universo, é uma missão conjunta da NASA e da Agência Espacial Italiana, com parceiros e colaboradores científicos em 12 países. Ela é liderada pelo Marshall Space Flight Center da NASA, em Huntsville, Alabama. Com sede em Falls Church, Virgínia, a BAE Systems, Inc. gerencia as operações da nave espacial em conjunto com o Laboratory for Atmospheric and Space Physics da University of Colorado, em Boulder. Saiba mais sobre a missão contínua da IXPE aqui:
https://nasa.gov/ixpe