对一种磁星的首次测量可能捕捉到空旷空间以物理学家预测的方式行为，这一行为已被预测90年，但从未被直接观察到。结果于周三在《自然》杂志上公布。磁星是一种特殊类型的中子星，具有超强的磁场，是可观测宇宙中任何物体中最强的磁场，大约比地球上建造的最强永磁体强出一万亿倍。这些超磁性中子星提供了对极端环境下物理学的洞见，这在其他地方是无法找到的。中子星是大质量恒星生命周期结束时留下的核心，它们的质量超过太阳，却浓缩到像城市那么大，使得它们成为研究极端物理学的自然实验室。科学家们使用美国宇航局的IXPE（成像X射线极化探测器）在2025年3月至4月之间对磁星1E 1547-5408进行了超过140小时的观察，此外还有美国宇航局的NICER（中子星内部成分探测器）和由澳大利亚国家科学机构运营的CSIRO的帕克斯射电望远镜。这是第一次协调对磁星进行的射电和X射线极化测量。1E 1547-5408每2秒进行一次完整旋转，是一种独特的磁星，持续发出明亮的射电能量和X射线光，科学家们仍在努力理解这一现象。观察显示，极化，即入射光子方向和对齐程度，几乎是类似源的三倍。这一高水平的极化令人惊讶，因为磁星的磁场几何形状表明我们观察到的测量在星球的某些点应该接近零。标准表面发射模型也无法解释这一大值，这表明必须有其他效应提升极化。进入真空双折射，这是量子电动力学领域一个90年的理论。该理论于1936年首次提出，建议空间的真空可以被极强的磁场改变，这种磁场远高于人类在地球上能够产生的磁场。在这种条件下，真空的作用就像透镜或棱镜，根据光线的传播方向过滤光，从而增强其总体极化。IXPE任务测量X射线极化的能力对于检验这一理论至关重要。研究团队进行的模拟支持真空双折射导致这一独特信号的可能性。休斯顿莱斯大学的博士后研究员及突出的论文共同作者霍阿·丁·提表示：“我们的模型表明，要再现观察到的X射线极化特征，同时满足射电观测设定的约束，必须在中子星的环境中存在真空双折射。这一发现体现了中子星如何使我们能够在实验室无法再现的环境中检验基本物理学。”来自磁星的大规模极化测量为理论预测提供了强有力的支持，这可能是这一效应第一次在任何地方被直接观察到。“这一结果真正突显了天体物理学领域的跨学科力量，”乔治华盛顿大学的博士候选人及发表在《自然》上的论文主作者瑞切尔·斯图尔特表示。“我们从观察这个遥远的星核中获得的信息也为我们提供了关于现实本质的线索，而我觉得这真是令人难以置信。”进一步的IXPE对该来源及其他磁星的观察将确认这一信号，并可能揭示量子电动力学的其他奇异效应。关于IXPE，IXPE任务持续提供前所未有的数据，促进了关于宇宙中天体的突破性发现，这是美国宇航局与意大利航天局共同开展的任务，合作伙伴和科学合作者遍及12个国家，由美国宇航局的马歇尔航天飞行中心在阿拉巴马州亨茨维尔领导。BAE系统公司位于弗吉尼亚州福尔斯教堂，负责航天器运营，并与科罗拉多大学博尔德的气候与空间物理实验室协作。了解有关IXPE持续任务的更多信息请访问：https://nasa.gov/ixpe