NASAのIXPE、真空複屈折の初の直接証拠を捉える

NASAのIXPE（イメージングX線偏光探査衛星）は、2026年8月5日にNature誌に掲載された研究によると、量子電磁力学の90年前の予言である真空複屈折の初の直接証拠を捉えた可能性がある。

この証拠は、2025年3月から4月にかけて、地球の磁場の1兆倍以上も強い磁場を持つ高速回転する中性子星「マグネター1E 1547.0-5408」を140時間以上にわたって観測した結果から得られた。

NASAのNICER望遠鏡とCSIROのMurriyang電波望遠鏡による協調観測により、マグネターの電波とX線の偏光を同時に観測した初の研究となった。

データは、標準的な表面放射モデルの予測よりも約3倍高いX線偏光を示した。マグネターの磁場の幾何学的配置では、特定の回転位相で偏光がほぼゼロに抑制されるはずであり、この滑らかに変化する高い偏光は顕著な異常である。

研究者らは、このシグナルを1936年に初めて理論化された真空複屈折によるものとしている。この概念は、極端な磁場が真空を変化させ、光を方向によって濾過し偏光を増幅するプリズムに変えるというものだ。

ライス大学の博士研究員であるホア・ディン・ティ氏が共同主導したシミュレーションでは、観測されたX線偏光を再現しつつ電波の制約を満たすには、中性子星の環境における真空複屈折が必要であることが示された。

「この結果は、天体物理学の学際的な力を真に浮き彫りにしています」と、ジョージ・ワシントン大学の博士課程学生で研究の主執筆者であるレイチェル・スチュワート氏は述べた。「この遠く離れた星の核からの情報は、現実の構造の性質についての手がかりを与えてくれます」

このマグネターおよび他のマグネターのさらなるIXPE観測が計画されており、シグナルの確認と、量子電磁力学のさらなるエキゾチックな効果の発見が期待されている。

IXPEは、NASAとイタリア宇宙機関の共同ミッションであり、NASAのマーシャル宇宙飛行センターが主導している。