eso1641is — Fréttatilkynning

Fyrstu merkin um skrítna skammtafræðilega eiginleika tómarúmsins?

Mælingar VLT á nifteindastjörnu gætu staðfest 80 ára gamla spá um tómarúm

30. nóvember 2016

Stjörnufræðingar sem rannsökuðu ljós frá einstaklega þéttri og segulmagnaðari nifteindastjörnu með Very Large Telescope ESO, gætu hafa fundið fyrstu merkin um sérkennileg skammtafræðileg áhrif sem spáð var fyrir um upp úr 1930. Skautun á ljósinu frá nifteindastjörnunni bendir til þess tómarúmið í kringum hana sýni merki um skammtafræðileg áhrif sem kallast tómatvíbrot.

Hópur undir forystu Roberto Mignani frá INAF Milan (Ítalíu) og stjörnufræðinga frá Zielona Góra háskóla (Póllandi) notaði Very Large Telescope (VLT) í Paranal stjörnustöðinni í Chile til að rannsaka nifteindastjörnuna RX J1856.5-3754 sem er í um 400 ljósára fjarlægð frá Jörðinni [1].

Þrátt fyrir að vera með nálægustu nifteindastjörnum við Jörðina er hún svo dauf að aðeins var hægt að rannsaka hana í sýnilegu ljósi með FORS2 mælitækinu á VLT en hún er á mörkum þess að sjást.

Nifteindastjörnur eru gríðarþéttar leifar kjarna ofurrisastjarna sem voru að minnsta kosti 10 sinnum massameiri en sólin og enduðu því ævina sem sprengistjörnur. Þær státa líka af geysiöflugu segulsviði, mörgum milljarða sinnum sterkari en segulsvið sólar.

Segulsviðin eru svo sterk að þau geta haft áhrif á eiginleika tómarúmsins í kringum stjörnuna. Alla jafna er tómarúm álitið fullkomlega tómt svo að ljós getur ferðast í gegnum það án þess að breytast. Í skammtarafsegulfræði, skammtakenningunni sem lýsir víxlverkun ljóseinda og rafhlaðinna agna eins og rafeinda, er tómarúmið fullt af launeindum sem birtast og hverfa jafnharðann. Sterkt segulsvið getur breytt tómarúminu svo að það hafi áhrif á skautun ljóss sem berst í gegnum það.

„Samkvæmt skammtarafsegulfræðinni hefur mjög segulmagnað tómarúm svipuð áhrif á stefnu ljóss og prisma, þ.e. áhrif sem kallast tómatvíbrot,“ útskýrir Mignani.

Skammtarafsegulfræði spáir fyrir um fjölmargt en hingað til hefur ekki náðst að sýna fram á tómatvíbrot með tilraunum. Áttatíu ár eru liðin frá því að Werner Heisenberg (þekktastur fyrir óvissulögmálið) og Hans Heinrich Euler spáðu fyrstir anna fyrir um tómatvíbrot.

„Áhrifin eru aðeins mælanleg í mjög sterku segulsviði eins og í kringum nifteindastjörnur. Þetta sýnir enn einu sinni að nifteindastjörnur eru ómetanlegar tilraunastofur til að rannsaka grundvallarlögmál náttúrunnar,“ sagði Roberto Turolla (Padua háskóla, Ítalíu).

Eftir að unnið hafði verið úr gögnum frá VLT fundu Mignani og hópur hans línulega skautun á ljósinu — um það bil 16% — sem er líklega komin til vegna mögnunarhrifa tómatvíbrotsins sem á sér stað í tómarúminu í kringum RX J1856.5-3754 [2].

„Aldrei áður hefur skautun mælst í jafn daufu fyrirbæri. Þess vegna þurftum við að nota einn stærsta og besta sjónauka heims, VLT, sem og nákvæma gagnavinnslu til að magna merkið frá svo daufri stjörnu,“ sagði Vincenzo Testa (INAF, Róm, Ítalíu).

„Ekki er auðvlet að útskýra með líkönum okkar þessa miklu línulegu skautun sem við mældum með VLT, nema taka áhrif tómatvíbrots, sem skammtarafsegulfræðin spáir fyrir um, með í reikninginn,“ sagði Mignani.

„Rannsókn VLT rennir fyrstu mælanlegu stoðunum undir skammtarafsegulfræðileg áhrif af þessu tagi í sérstaklega sterku segulsviði,“ bætir Silvia Zane (UCL/MSSL, Bretlandi) við.

Mignani bíður spenntur eftir frekari mælingum á þessu sviði með stærri sjónaukum: „Skautunarmælingar með næstu kynslóð sjónauka, eins og European Extremely Large Telescope, gætu leikið stórt hlutverk í að prófa spár skammtarafsegulfræði um áhrif tómatvíbrots í kringum miklu fleiri nifteindastjörnur.“

„Þessar mælingar, sem gerðar voru í fyrsta sinn í sýnilegu ljós, ryðja ennfremur brautina fyrir svipaðar mælingar á röntgengeislum,“ sagði Kinwah Wu (UCL/MSSL, Bretlandi) að lokum.

Skýringar

[1] Þetta fyrirbæri er hluti af hópi nifteindastjarna sem kallast Magnificent Seven. Þetta eru stakar nifteindastjörnur sem hafa enga förunauta, gefa ekki frá sér útvarpspúlsa (eins og tifstjörnur) og eru ekki umvafðar sprengistjörnuleifum.

[2] Til eru önnur ferli sem geta skautað ljós sem ferðast um geiminn. Stjörnufræðingarnir litu á aðra möguleika — til dæmis skautun af völdum rykagna — en telja ólíklegt að skautunin sé af völdum þess.

Frekari upplýsingar

Rannsóknin var kynnt í greininni „Evidence for vacuum birefringence from the first optical polarimetry measurement of the isolated neutron star RX J1856.5−3754“, eftir R. Mignani o.fl., sem birtist í Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Í rannsóknarteyminu eru R.P. Mignani (INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Milano, Milano, Ítalíu; Janusz Gil Institute of Astronomy, University of Zielona Góra, Zielona Góra, Póllandi), V. Testa (INAF - Osservatorio Astronomico di Roma, Monteporzio, Ítalíu), D. González Caniulef (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Bretlandi), R. Taverna (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita di Padova, Padova, Ítalíu), R. Turolla (Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita di Padova, Padova, Ítalíu; Mullard Space Science Laboratory, University College London, Bretlandi), S. Zane (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Bretlandi) og K. Wu (Mullard Space Science Laboratory, University College London, Bretlandi).

ESO er fremsta fjölþjóðlega stjörnustöð Evrópu og lang öflugasta stjörnustöð heims. Hún nýtur stuðnings 16 landa: Austurríkis, Belgíu, Brasilíu, Tékklands, Danmörku, Finnlands, Frakklands, Þýskalands, Ítalíu, Hollands, Póllands, Portúgals, Spánar, Svíþjóðar, Sviss og Bretlands, auk gestaþjóðarinnar Chile. ESO heldur úti metnaðarfullum verkefnum sem miða að hönnun, smíði og starfsemi öflugra stjörnustöðva á jörðinni sem gera stjörnufræðingum kleift að gera mikilvægar uppgötvanir. ESO leikur líka lykilhlutverk í að efla og skipuleggja samstarf í stjarnvísindarannsóknum. ESO starfrækir þrjár stjörnuathugunarstöðvar í heimsflokki: La Silla, Paranal og Chajnantor. Á Paranalfjalli starfrækir ESO Very Large Telescope, fullkomnustu stjörnusjónauka heims sem notaðir eru til athugana á sýnilegu ljósi og tvo kortlagningarsjónauka. VISTA er stærsti kortlagningarsjónauki veraldar fyrir innrautt ljós og VLT Survey Telescope er stærsti sjónauki heims sem eingöngu er ætlað að kortleggja himinn í sýnilegu ljósi. ESO er stór þátttakandi í ALMA, stærsta stjarnvísindaverkefni heims. Á Cerro Armazones, skammt frá Paranal, er ESO að smíða 39 metra risasjónauka, European Extremely Large Telescope eða E-ELT sem verður „stærsta auga jarðar“.

Tenglar

Tengiliðir

Sævar Helgi Bragason
Stjörnufræðivefurinn
Ísland
Farsími: 8961984
Tölvupóstur: eson-iceland@eso.org

Roberto Mignani
INAF - Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica Milano
Milan, Italy
Sími: +39 02 23699 347
Farsími: +39 328 9685465
Tölvupóstur: mignani@iasf-milano.inaf.it

Vincenzo Testa
INAF - Osservatorio Astronomico di Roma
Monteporzio Catone, Italy
Sími: +39 06 9428 6482
Tölvupóstur: vincenzo.testa@inaf.it

Roberto Turolla
University of Padova
Padova, Italy
Sími: +39-049-8277139
Tölvupóstur: turolla@pd.infn.it

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Sími: +49 89 3200 6655
Farsími: +49 151 1537 3591
Tölvupóstur: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Þetta er þýðing á fréttatilkynningu ESO eso1641.

Um fréttatilkynninguna

Fréttatilkynning nr.:eso1641is
Nafn:RX J1856.5-3754
Tegund:Milky Way : Star : Evolutionary Stage : Neutron Star
Facility:Very Large Telescope
Instruments:FORS2
Science data:2017MNRAS.465..492M

Myndir

The polarisation of light emitted by a neutron star
The polarisation of light emitted by a neutron star
texti aðeins á ensku
Wide field view of the sky around the very faint neutron star RX J1856.5-3754
Wide field view of the sky around the very faint neutron star RX J1856.5-3754
texti aðeins á ensku
VLT image of the area around the very faint neutron star RX J1856.5-3754
VLT image of the area around the very faint neutron star RX J1856.5-3754
texti aðeins á ensku

Myndskeið

The polarisation of light emitted by a neutron star
The polarisation of light emitted by a neutron star
texti aðeins á ensku
Zooming in on the very faint neutron star RX J1856.5-3754
Zooming in on the very faint neutron star RX J1856.5-3754
texti aðeins á ensku

Sjá einnig