A Missão IXPE da NASA Observa Comportamento Inédito do Vácuo em Torno de Magnetar Que Fortalece Teoria Histórica

Prezados entusiastas das atividades espaciais!

No dia (05/08), a NASA anunciou em seu portal que dados obtidos pela Missão Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) podem ter confirmado uma teoria da física quântica proposta há cerca de 90 anos.

De acordo com a nota do portal, uma medição inédita de um magnetar pode ter registrado o espaço vazio comportando-se de uma maneira que os físicos preveem há 90 anos, mas que nunca havia sido observada diretamente. Os resultados foram publicados na quarta-feira na revista Nature.

Crédito: NASA/Pablo Garcia

Este conceito artístico retrata o magnetar 1E 1547.0-5408, uma estrela de nêutrons em rápida rotação com campos magnéticos mais de um trilhão de vezes mais fortes que o da Terra. As curvas azuis que emanam dos dois polos magnéticos da estrela representam as linhas do campo magnético. O magnetar é um emissor significativo de radiação em rádio e raios X, cujos picos estão deslocados entre si durante seu período de rotação de 2,1 segundos. Isso indica que a principal fonte emissora de raios X é um "ponto quente" secundário deslocado em relação ao eixo magnético. Esses emissores são representados como seções cônicas: a emissão de rádio, em azul mais claro, atinge seu pico no eixo de simetria do campo magnético, enquanto a emissão de raios X, em azul mais escuro, atinge seu pico abaixo desse eixo. Os cones superior e inferior de emissão apresentam graus de polarização dos raios X de 40% e 80%, respectivamente. Esses valores elevados, juntamente com variações suaves e coerentes na polarização ao longo do período de rotação, fornecem até o momento a evidência mais convincente da birrefringência do vácuo, uma previsão há muito buscada da eletrodinâmica quântica.

Fatos Rápidos

* Os magnetares são uma classe especial de estrelas de nêutrons com campos magnéticos ultrafortes, os mais intensos de qualquer objeto do universo observável, cerca de um trilhão de vezes mais fortes do que os ímãs permanentes mais poderosos já construídos na Terra. Essas estrelas de nêutrons supermagnéticas oferecem vislumbres da física de ambientes extremos que não podem ser encontrados em nenhum outro lugar.

* As estrelas de nêutrons são os núcleos remanescentes de estrelas massivas, formados ao final de seus ciclos de vida. Elas possuem mais massa do que o Sol, condensada em um objeto do tamanho aproximado de uma cidade, tornando-se laboratórios naturais para o estudo da física em condições extremas.

Cientistas que utilizam a missão IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) da NASA realizaram mais de 140 horas de observações do magnetar 1E 1547-5408 entre março e abril de 2025, em conjunto com o NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) da NASA e o radiotelescópio Murriyang, do Observatório Parkes da CSIRO, pertencente e operado pela agência nacional de ciência da Austrália. Esta foi a primeira medição coordenada de polarização em rádio e em raios X já realizada em um magnetar.

O 1E 1547-5408, que completa uma rotação a cada 2 segundos, é um magnetar singular que emite continuamente intensa energia em ondas de rádio e luz em raios X, por razões que os cientistas ainda procuram compreender.

As observações mostraram que a polarização — isto é, a orientação e o grau de alinhamento dos fótons recebidos — é quase três vezes maior do que a observada em fontes semelhantes. Esse elevado nível de polarização foi surpreendente, pois a geometria dos campos magnéticos do magnetar sugere que as medições deveriam se aproximar de zero em determinados pontos da estrela. Os modelos convencionais de emissão da superfície também não explicam esse valor elevado, indicando que outro efeito deve estar intensificando a polarização.

Entra em cena a birrefringência do vácuo, uma teoria formulada há 90 anos no âmbito da eletrodinâmica quântica. Proposta pela primeira vez em 1936, essa teoria sugere que o vácuo do espaço pode ser alterado por campos magnéticos extremos, muito superiores aos que os seres humanos conseguem produzir na Terra. Nessas condições, o vácuo passa a agir como uma lente ou um prisma, filtrando a luz de acordo com a direção em que ela se propaga e, assim, aumentando sua polarização total. A capacidade da missão IXPE de medir a polarização dos raios X foi essencial para testar essa teoria.

As simulações realizadas pela equipe de pesquisa sustentam a possibilidade de que a birrefringência do vácuo seja responsável pelo sinal observado. Hoa Dinh Thi, pesquisadora de pós-doutorado da Universidade Rice, em Houston, e coautora principal da publicação que apresenta os resultados, afirmou:

"Nosso modelo sugere que reproduzir as assinaturas observadas da polarização dos raios X, ao mesmo tempo em que satisfaz as restrições impostas pelas observações em rádio, requer a presença da birrefringência do vácuo no ambiente da estrela de nêutrons. Essa descoberta exemplifica como as estrelas de nêutrons nos permitem testar a física fundamental em ambientes impossíveis de serem reproduzidos em laboratórios na Terra."

As elevadas medições de polarização do magnetar fornecem forte apoio à previsão teórica e podem representar a primeira vez que esse efeito foi observado diretamente em qualquer lugar.

"Esse resultado realmente destaca o poder interdisciplinar do campo da astrofísica", disse Rachael Stewart, doutoranda da Universidade George Washington e autora principal do artigo publicado na revista Nature. "As informações que obtivemos ao observar o núcleo dessa estrela distante também nos fornecem pistas sobre a natureza da própria estrutura da realidade como a conhecemos, e considero isso algo extraordinário."

Novas observações da IXPE desse objeto e de outros magnetares confirmarão esse sinal e poderão revelar outros efeitos exóticos previstos pela eletrodinâmica quântica.

Mais Sobre a IXPE

A missão IXPE, que continua fornecendo dados sem precedentes e possibilitando descobertas revolucionárias sobre objetos celestes em todo o universo, é uma missão conjunta da NASA e da Agência Espacial Italiana, contando com parceiros e colaboradores científicos de 12 países. A missão é liderada pelo Centro de Voos Espaciais Marshall da NASA, em Huntsville, Alabama. Com sede em Falls Church, Virgínia, a BAE Systems Inc. gerencia as operações da espaçonave em conjunto com o Laboratório de Física Atmosférica e Espacial da Universidade do Colorado, em Boulder.

Brazilian Space

Brazilian Space

Espaço que inspira, informação que conecta!