IXPE vindt eerste direct bewijs van vacuüm-dubbelbreking

NASA's IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) heeft mogelijk het eerste directe bewijs gevonden van vacuüm-dubbelbreking, een 90 jaar oude voorspelling van de kwantumelektrodynamica, zo blijkt uit een studie die op 5 augustus 2026 in Nature is gepubliceerd.

Het bewijs komt uit meer dan 140 uur aan observaties van de magnetar 1E 1547.0-5408, een snel ronddraaiende neutronenster met magnetische velden die meer dan een biljoen keer sterker zijn dan die van de aarde, verzameld tussen maart en april 2025.

Gecoördineerde metingen door NASA's NICER-telescoop en CSIRO's Murriyang-radiotelescoop maakten dit de eerste gelijktijdige studie van radio- en röntgenpolarisatie van een magnetar.

De gegevens toonden een röntgenpolarisatie die bijna drie keer hoger was dan standaardmodellen voor oppervlakte-emissie voorspellen. De magnetische geometrie van de magnetar zou de polarisatie normaal gesproken onderdrukken tot bijna nul in bepaalde rotatiefasen, waardoor deze vloeiend variërende, hoge polarisatie een opvallende anomalie is.

Onderzoekers schrijven het signaal toe aan vacuüm-dubbelbreking, voor het eerst theoretisch beschreven in 1936. Het concept houdt in dat extreme magnetische velden het vacuüm veranderen, waardoor het een prisma wordt dat licht filtert op basis van zijn richting en de polarisatie versterkt.

Simulaties, mede geleid door Hoa Dinh Thi, postdoctoraal onderzoeker aan Rice University, tonen aan dat het reproduceren van de waargenomen röntgenpolarisatie, terwijl ook aan de radiobeperkingen wordt voldaan, vacuüm-dubbelbreking in de omgeving van de neutronenster vereist.

“Dit resultaat benadrukt echt de interdisciplinaire kracht van de astrofysica”, zegt Rachael Stewart, promovenda aan de George Washington University en hoofdauteur van de studie. “De informatie van deze verre sterrenkern geeft ons aanwijzingen over de aard van de structuur van de werkelijkheid.”

Verdere IXPE-waarnemingen van deze magnetar en andere zijn gepland om het signaal te bevestigen en mogelijk aanvullende exotische effecten van de kwantumelektrodynamica aan het licht te brengen.

IXPE is een gezamenlijke missie van NASA en het Italiaanse ruimteagentschap, geleid door NASA's Marshall Space Flight Center.