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Primeiros sinais de estranha propriedade quântica do espaço vazio?


Esta concepção artística mostra como é que a radiação emitida pela superfície de uma estrela de nêutrons fortemente magnetizada (à esquerda) se polariza linearmente à medida que viaja através do vácuo do espaço que envolve a estrela no seu percurso até chegar à Terra (à direita). A polarização da radiação observada no campo magnético extremamente forte sugere que o espaço vazio que rodeia a estrela de neutrões está sujeito a um efeito quântico chamado birrefringência do vácuo, uma previsão da electrodinâmica quântica. Este efeito foi previsto nos anos 1930 mas nunca foi observado até agora.
As direções dos campos magnético e elétrico estão marcadas com linhas vermelhas e azuis. Simulações de modelos obtidas por Roberto Taverna (Universidade de Pádua, Itália) e Denis Gonzalez Caniulef (UCL/MSSL, RU) mostram como estas se alinham ao longo de uma direção preferencial quando a radiação passa pela região em torno da estrela de neutrões.
Crédito: ESO/L. Calçada


Ao estudar com o VLT (Very Large Telescope) do ESO a radiação emitida por uma estrela de nêutrons muito densa e fortemente magnetizada, os astrônomos descobriram as primeiras indicações observacionais de um estranho efeito quântico, previsto inicialmente nos anos 1930. A polarização da radiação observada sugere que o espaço vazio em torno da estrela de nêutrons está sujeito a um efeito quântico conhecido por birrefringência do vácuo.

Uma equipe liderada por Roberto Mignani do INAF de Milão, Itália, e da Universidade de Zielona Gora, Polônia, utilizou o VLT do ESO, instalado no Observatório do Paranal no Chile, para observar a estrela de nêutrons RX J1856.5-3754, situada a cerca de 400 anos-luz de distância da Terra.

Apesar de ser uma das estrelas de neutrões mais próximas de nós, a luminosidade muito baixa deste objeto faz com que os astrônomos apenas a possam observar no visível com o instrumento FORS2 montado no VLT, nos limites da atual tecnologia de telescópios.


Esta imagem de grande angular mostra o céu em torno da estrela de nêutrons muito ténue RX J1856.5-3754, localizada na constelação de Coroa Austral. Esta região do céu contém igualmente zonas interessantes de nebulosidade escura e clara que circundam a estrela variável R Coronae Australis (em cima à esquerda), assim como o enxame estelar globular NGC 6723. A estrela de neutrões propriamente dita é demasiado ténue para se ver na imagem, mas encontra-se muito próximo do centro da imagem.
Crédito: ESO/Digitized Sky Survey 2; reconhecimento: Davide De Martin


As estrelas de nêutrons são restos de núcleos muito densos de estrelas massivas — pelo menos 10 vezes mais massivas que o Sol — que explodiram sob a forma de supernovas no final das suas vidas. Possuem igualmente campos magnéticos intensos, milhares de milhões de vezes mais fortes que o do nosso Sol, que permeiam as suas superfícies exteriores e seus arredores.

Estes campos magnéticos são tão fortes que afetam inclusivamente as propriedades do espaço vazio que circunda a estrela. Normalmente, o vácuo sugere-nos um espaço completamente vazio, onde a radiação viaja sem ser modificada. No entanto, em eletrodinâmica quântica — a teoria do vácuo que descreve a interação entre fótons de luz e partículas carregadas, tais como elétrons — o espaço encontra-se repleto de partículas virtuais que aparecem e desaparecem a todo o momento. Campos magnéticos muito intensos podem modificar este espaço, de tal maneira que este afeta a polarização da radiação que passa através dele.

Mignani explica: "De acordo com a eletrodinâmica quântica, um vácuo altamente magnetizado comporta-se como um prisma no que diz respeito à propagação da radiação, um efeito conhecido por birrefringência do vácuo."

Entre as muitas previsões da eletrodinâmica quântica, a birrefringência do vácuo não teve ainda uma demonstração experimental. Tentativas de detetar este efeito em laboratório não deram qualquer resultado nos 80 anos que passaram desde a publicação do artigo científico de Werner Heisenberg (famoso pelo princípio de incerteza) e Hans Heinrich Euler.

"Este efeito pode ser apenas detetado na presença de campos magnéticos extremamente fortes, tais como os existentes em torno de estrelas de nêutrons, o que mostra, uma vez mais, como as estrelas de nêutrons são laboratórios valiosos para o estudo das leis fundamentais da natureza," diz Roberto Turolla (Universidade de Pádua, Itália).

Após análise cuidada dos dados VLT, Mignani e a sua equipa detectaram polarização linear — com um grau significativo de cerca de 16% — que pensam ser provavelmente devida ao efeito de birrefringência do vácuo a ocorrer no espaço vazio que rodeia RX J1856.5-3754.

Vincenzo Testa (INAF, Roma, Itália) comenta: "Até à data, este é o objeto mais ténue para o qual foi medido um valor de polarização. Foi necessário utilizar um dos maiores e mais eficientes telescópios do mundo, o VLT, e técnicas de análise de dados precisas para aumentar o sinal emitido por uma estrela tão fraca."

"A alta polarização linear que medimos com o VLT não pode ser explicada facilmente pelos nossos modelos, a menos que incluamos o efeito de birrefringência do vácuo previsto pela eletrodinâmica quântica," acrescenta Mignani.

"Este estudo do VLT é o primeiro resultado observacional que vai de encontro às previsões deste tipo de efeitos da eletrodinâmica quântica, originados por campos magnéticos extremamente fortes," diz Silvia Zane (UCL/MSSL, Reino Unido).

Mignani está entusiasmado com os avanços, nesta área de estudo, que poderão vir de observações feitas com telescópios mais avançados: "Medições de polarização com a nova geração de telescópios, tais como o E-ELT (European Extremely Large Telescope) do ESO, podem desempenhar um papel crucial em testes de previsões da eletrodinâmica quântica de efeitos de birrefringência do vácuo em torno de muitas mais estrelas de nêutrons."

"Estas medições, feitas agora pela primeira vez no visível, abrem também o caminho a medições semelhantes serem feitas em raios-X," acrescenta Kinwah Wu (UCL/MSSL, Reino Unido).


Imagem composta a cores do céu em torno da solitária estrela de nêutrons RX J1856.5-3754 e da nebulosa em forma de cone que lhe está associada. A imagem baseia-se numa série de exposições obtidas com o instrumento multi-modo FORS2 montado no telescópio Kueyen do VLT, através de três filtros óticos diferentes. Podemos igualmente observar o rastro de um asteroide (em baixo) com as cores azul, verde e vermelha intermitentes. RX J1856.5-3754 encontra-se exatamente no centro da imagem.
Crédito: ESO


FONTE: http://www.ccvalg.pt/

Comentários

  1. Preciso ,urgente, ter contacto com órgãos do meio UFO p documentar experiencia direta, estarrecedora c OVNI ocorrida no município, com testemunhas ! Estou nos cels 96468 0713 ou 0714

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