Efeito quântico inédito é observado em magnetar
Por Daniele Cavalcante • Editado por Patricia Gnipper | •
Uma estrela de nêutrons extremamente magnetizada demonstrou um efeito previsto pela eletrodinâmica quântica, mas nunca observado antes. Os autores de um novo estudo descobriram que os raios-X emitidos pelo objeto estavam polarizados de um jeito bem diferente, formando um ângulo de 90° entre si.
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Localizado a 13.000 anos-luz de distância na constelação de Cassiopeia, um magnetar (estrela de nêutrons com um poderoso campo magnético) chamado 4U 0142+61 foi observado emitindo raios-X altamente polarizados. Ou seja, os fótons portadores dessa radiação tinham a mesma orientação.
Contudo, o que realmente surpreendeu os cientistas é que a polarização dos raios-X de alta energia formavam um ângulo de 90 graus com a polarização dos raios-X de baixa energia. O fenômeno é um resultado da "metamorfose do fóton", teorizada há algum tempo pela eletrodinâmica quântica.
Estrelas de nêutrons são remanescentes densos e quentes de estrelas massivas que explodiram em supernovas. Alguns deles, os chamados magnetares, possuem um campo magnético 100 trilhões de vezes mais forte que o da Terra. Quando elétrons e fótons interagem na atmosfera magnetizada desses objetos, ocorre algo conhecido como ressonância de vácuo.
Nesse estado, os fótons podem se converter temporariamente em pares de elétrons e pósitrons (a antipartícula do elétrons) “virtuais” que são influenciados pelo campo magnético do magnetar. Esse processo se chama birrefringência a vácuo e, quando combinado com outro processo chamado birrefringência do plasma, a polaridade dos raios-X de alta energia fica em 90 graus em relação aos raios X de baixa energia.
Tentativas anteriores de detectar esse tipo de fenômeno em laboratórios fracassaram, pois é necessário um campo magnético inexistente em nosso planeta. O novo estudo é mais um exemplo da importância das estrelas de nêutrons e magnetares como laboratórios cósmicos para pesquisas sobre a física em ambientes extremos do universo.
Os dados sobre o magnetar usados para esse estudo foram coletados pelo Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE), da NASA. O artigo que descreve os resultados foi publicado no Proceedings of the National Academy of Sciences.
Fonte: PNAS; via: Cornell Chronicle