Eine beispiellose Messung eines Magnetars könnte das Verhalten des leeren Raums eingefangen haben, wie Physiker es seit 90 Jahren vorhergesagt, aber nie direkt beobachtet haben. Die Ergebnisse wurden am Mittwoch im Fachjournal „Nature“ veröffentlicht. Magnetare sind eine besondere Art von Neutronensternen mit ultra-starken Magnetfeldern, die die stärksten aller beobachtbaren Objekte im Universum sind, etwa eine Billion Mal stärker als die stärksten permanenten Magnete, die je auf der Erde gebaut wurden. Diese supermagnetischen Neutronensterne geben Einblicke in die Physik extremer Umgebungen, die nirgendwo sonst zu finden sind. Neutronensterne sind die übrig gebliebenen Kerne massereicher Sterne, die am Ende ihres Lebenszyklus entstehen, mehr Masse als die Sonne besitzen und auf die Größe einer Stadt komprimiert sind, was sie zu natürlichen Laboren macht, um extreme Physik zu studieren. Eine Pressemitteilung der National Aeronautics and Space Administration NASA.
Quelle: NASA Science / Missions / IXPE, 05. August 2026
Bild: NASA / Pablo Garcia
Wissenschaftler, die NASAs IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) nutzen, führten zwischen März und April 2025 über 140 Stunden Beobachtungen des Magnetars 1E 1547-5408 durch. Die Beobachtungen wurden zusammen mit NASAs NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) und Murriyang, CSIROs Parkes-Radioteleskop, das der australischen nationalen Wissenschaftsagentur gehört und von ihr betrieben wird, durchgeführt. Dies war die allererste koordinierte Messung der Radio- und Röntgenpolarisation eines Magnetars. 1E 1547-5408, der sich alle 2 Sekunden einmal vollständig dreht, ist ein einzigartiger Magnetar, der konstant helle Radioenergie und Röntgenlicht aussendet. Die Gründe versucht die Wissenschaft noch zu verstehen.
Beobachtungen zeigten, dass die Polarisation, also die Ausrichtung und das Maß der Ausrichtung der eintreffenden Photonen, fast dreimal so stark ist wie bei ähnlichen Quellen. Dieses hohe Maß an Polarisation war überraschend, da die Geometrie der Magnetar-Magnetfelder darauf hindeutet, dass die Messungen, die wir sehen, an bestimmten Punkten des Sterns nahe null liegen sollten. Standardmodelle der Oberflächenemission erklären diesen hohen Wert ebenfalls nicht, was darauf hindeutet, dass ein anderer Effekt die Polarisation verstärken muss.
Hier kommt die Vakuumbirefringenz ins Spiel: Eine 90 Jahre alte Theorie im Bereich der Quanten-Elektrodynamik. Erstmals 1936 vorgeschlagen, besagt die Theorie, dass der leere Raum durch extreme Magnetfelder verändert werden kann, die weit höher sind als die, die Menschen auf der Erde erzeugen können. Unter solchen Bedingungen wirkt das Vakuum wie eine Linse oder ein Prisma, das Licht basierend auf seiner Ausbreitungsrichtung filtert und dadurch die Gesamtpolarisation verstärkt. Die Fähigkeit der IXPE-Mission, die Röntgenstrahlpolarisation zu messen, war entscheidend, um dies zu testen.
Simulationen, die vom Forschungsteam durchgeführt wurden, unterstützen die Möglichkeit, dass Vakuumbirefringenz das auffällige Signal verursacht. Hoa Dinh Thi, eine Postdoktorandin an der Rice University in Houston und Mitautorin der Veröffentlichung, die die Ergebnisse hervorhebt, sagte: „Unser Modell legt nahe, dass die Reproduktion der beobachteten Röntgen-Polarisationsergebnisse, während gleichzeitig die durch Radio-Beobachtungen gesetzten Einschränkungen erfüllt werden, die Existenz von Vakuumbirefringenz in der Umgebung des Neutronensterns erfordert. Dieser Befund zeigt, wie Neutronensterne es uns ermöglichen, die fundamentale Physik in Umgebungen zu testen, die in Laboren auf der Erde nicht nachgebildet werden können.“ Die großen Polarisationsmessungen des Magnetars stützen die theoretische Vorhersage stark und könnten das erste Mal sein, dass dieser Effekt direkt beobachtet wurde.
„Dieses Ergebnis zeigt wirklich die interdisziplinäre Stärke des Fachgebiets Astrophysik“, sagte Rachael Stewart, Doktorandin an der George Washington University und Hauptautorin der in Nature veröffentlichten Arbeit. „Die Informationen, die wir durch die Beobachtung dieses fernen Sternkerns gewonnen haben, geben uns auch Hinweise auf die Beschaffenheit des Gewebes der Realität, wie wir sie kennen, und ich finde das unglaublich.“
Weitere IXPE-Beobachtungen dieser Quelle und anderer Magnetare werden dieses Signal bestätigen und möglicherweise weitere exotische Effekte der Quanten-Elektrodynamik aufdecken.
Mehr über IXPE
Die IXPE-Mission, die weiterhin beispiellose Daten liefert und bahnbrechende Entdeckungen über Himmelskörper im gesamten Universum ermöglicht, ist eine gemeinsame Mission von NASA und der italienischen Weltraumagentur mit Partnern und wissenschaftlichen Mitarbeitern in 12 Ländern. Sie wird vom Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, geleitet. Das Unternehmen BAE Systems Inc., mit Hauptsitz in Falls Church, Virginia, verwaltet die Raumfahrtoperationen zusammen mit dem Laboratory for Atmospheric and Space Physics der University of Colorado in Boulder. Hier erfahren Sie mehr über die laufende Mission von IXPE: https://nasa.gov/ixpe
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