NASA IXPE, 진공 복굴절 첫 직접 증거 포착

NASA의 IXPE(이미징 X선 편광 탐사선)가 2026년 8월 5일 네이처에 발표된 연구에서 양자전기역학의 90년 된 예측인 진공 복굴절의 첫 직접 증거를 포착했을 가능성이 있다.

증거는 2025년 3월부터 4월 사이에 수집된, 지구 자기장보다 1조 배 이상 강한 자기장을 가진 빠르게 회전하는 중성자별인 자석별 1E 1547.0-5408에 대한 140시간 이상의 관측에서 나왔다.

NASA의 NICER 망원경과 CSIRO의 Murriyang 전파 망원경의 협력 측정으로 자석별에 대한 최초의 동시 전파 및 X선 편광 연구가 이루어졌다.

데이터는 표준 표면 방출 모델이 예측하는 것보다 거의 3배 높은 X선 편광을 보여주었다. 자석별의 자기 기하학은 특정 회전 단계에서 편광을 거의 0으로 억제할 것으로 예상되지만, 이렇게 매끄럽게 변하는 높은 편광은 놀라운 이상 현상이다.

연구자들은 이 신호를 1936년에 처음 이론화된 진공 복굴절에 기인한다고 본다. 이 개념은 극한의 자기장이 진공을 변화시켜 빛을 방향에 따라 걸러내고 편광을 증폭시키는 프리즘으로 만든다는 것이다.

라이스 대학의 박사후 연구원인 Hoa Dinh Thi가 공동 주도한 시뮬레이션은 관측된 X선 편광을 재현하고 전파 제약 조건을 충족하려면 중성자별 환경에서 진공 복굴절이 필요함을 보여준다.

"이 결과는 천체물리학의 학제 간 힘을 진정으로 강조한다"고 조지 워싱턴 대학의 박사 과정 학생이자 연구 주저자인 Rachael Stewart는 말했다. "이 먼 별의 핵에서 얻은 정보는 현실의 구조에 대한 단서를 제공한다."

이 자석별과 다른 자석별에 대한 추가 IXPE 관측이 신호를 확인하고 양자전기역학의 추가적인 이국적 효과를 발견하기 위해 계획되어 있다.

IXPE는 NASA와 이탈리아 우주국의 공동 임무로, NASA의 마셜 우주 비행 센터가 주도한다.