IXPE liefert ersten direkten Beleg für Vakuum-Doppelbrechung

Die NASA-Mission IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) hat möglicherweise den ersten direkten Beleg für die Vakuum-Doppelbrechung erbracht, eine 90 Jahre alte Vorhersage der Quantenelektrodynamik. Das berichtet eine Studie, die am 5. August 2026 im Fachjournal Nature erschienen ist.

Die Evidenz stammt aus mehr als 140 Stunden Beobachtung des Magnetars 1E 1547.0-5408, eines schnell rotierenden Neutronensterns mit Magnetfeldern, die mehr als eine Billion Mal stärker sind als das der Erde. Die Daten wurden zwischen März und April 2025 gesammelt.

Abgestimmte Messungen mit dem NASA-Teleskop NICER und dem Radioteleskop Murriyang der CSIRO ermöglichten die erste gleichzeitige Radio- und Röntgenpolarisationsstudie eines Magnetars.

Die Daten zeigten eine Röntgenpolarisation, die fast dreimal höher ist als von Standardmodellen der Oberflächenemission vorhergesagt. Die Magnetfeldgeometrie des Magnetars würde normalerweise die Polarisation in bestimmten Rotationsphasen nahezu auf null reduzieren – diese glatt variierende, hohe Polarisation ist daher eine auffällige Anomalie.

Die Forscher führen das Signal auf die Vakuum-Doppelbrechung zurück, die erstmals 1936 theoretisch beschrieben wurde. Das Konzept besagt, dass extreme Magnetfelder das Vakuum verändern und es in ein Prisma verwandeln, das Licht nach seiner Richtung filtert und die Polarisation verstärkt.

Simulationen, die unter anderem von Hoa Dinh Thi, Postdoktorand an der Rice University, geleitet wurden, zeigen, dass die beobachtete Röntgenpolarisation unter Berücksichtigung der Radioeinschränkungen nur mit Vakuum-Doppelbrechung in der Umgebung des Neutronensterns reproduziert werden kann.

„Dieses Ergebnis zeigt eindrucksvoll die interdisziplinäre Kraft der Astrophysik“, sagte Rachael Stewart, Doktorandin an der George Washington University und Hauptautorin der Studie. „Die Informationen aus diesem fernen Sternkern geben uns Hinweise auf die Beschaffenheit des Gefüges der Realität.“

Weitere IXPE-Beobachtungen dieses und anderer Magnetare sind geplant, um das Signal zu bestätigen und möglicherweise weitere exotische Effekte der Quantenelektrodynamik aufzudecken.

IXPE ist eine gemeinsame Mission der NASA und der italienischen Raumfahrtagentur ASI, geleitet vom Marshall Space Flight Center der NASA.