IXPE liefert Hinweis auf Vakuum‑Birefringenz bei Magnetar

USA: IXPE liefert Hinweis auf Vakuum‑Birefringenz bei Magnetar

Kerninformation

NASA‑s IXPE (Imaging X‑ray Polarimetry Explorer) hat bei dem Magnetar 1E 1547‑5408 Polarisationswerte von bis zu 80 % gemessen, was die 90‑jährige Vorhersage der Vakuum‑Birefringenz aus der Quantenelektrodynamik stützt. Die Ergebnisse wurden am Mittwoch in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Hintergrund zu Magnetaren

Magnetare gehören zu den Neutronensternen mit den stärksten bekannten Magnetfeldern, die etwa ein Billion‑fach stärker sind als das Erdmagnetfeld. Sie dienen als natürliche Labore für die Untersuchung physikalischer Prozesse unter extremen Bedingungen.

Beobachtungsprogramm

Im Zeitraum von März bis April 2025 führten Wissenschaftler mehr als 140 Stunden Beobachtungen des Magnetars mit IXPE durch. Parallel wurden Daten des NICER‑Instruments (Neutron Star Interior Composition Explorer) und des Parkes‑Radioteleskops (Murriyang) der CSIRO ausgewertet – die erste koordinierte Messung von Radio‑ und Röntgen‑Polarisation bei einem Magnetar.

Ergebnisse der Polarisation

Die gemessene Polarisation war nahezu dreimal höher als bei vergleichbaren Quellen. Die hohe Polarisation widerspricht den Erwartungen aus Standard‑Oberflächen‑Emissionsmodellen, die bei bestimmten Blickwinkeln nahezu null vorhersagen.

Theorie der Vakuum‑Birefringenz

Die Vakuum‑Birefringenz wurde 1936 im Rahmen der Quantenelektrodynamik vorgeschlagen. Sie besagt, dass ein starkes Magnetfeld das Vakuum so beeinflusst, dass es wie ein Prisma wirkt und die Polarisation von Licht verstärkt.

Aussagen der Forschenden

Hoa Dinh Thi, Postdoktorand an der Rice University und Mitautor, erklärte: „Unser Modell zeigt, dass die Reproduktion der beobachteten X‑Ray‑Polarisation unter Einbeziehung der Radio‑Beobachtungen das Vorhandensein von Vakuum‑Birefringenz im Umfeld des Neutronensterns erfordert.“ Rachael Stewart, Doktorandin an der George Washington University und Leitautorin, betonte: „Die gewonnenen Informationen geben uns Einblicke in die Beschaffenheit der Realität und zeigen die interdisziplinäre Stärke der Astrophysik.“

Ausblick und Mission IXPE

Weitere IXPE‑Beobachtungen dieses und anderer Magnetare sollen das Signal verifizieren und mögliche weitere Effekte der Quantenelektrodynamik aufzeigen. IXPE ist ein Gemeinschaftsprojekt von NASA und der italienischen Weltraumagentur, an dem Forschungspartner aus zwölf Ländern beteiligt sind.