O efeito, conhecido como "birrefringência a vácuo", foi previsto há 80 anos. Mas os astrônomos conseguiram confirmá-lo apenas observando a luz de uma estrela de nêutrons fraca.
De acordo com a física quântica, o espaço vazio não está completamente vazio - as partículas virtuais surgem da inexistência mesmo nos espaços vazios. Eles podem parecer visões fantasmagóricas, mas os astrônomos acham que agora são capazes de perceber a interferência causada por partículas virtuais na luz fraca gerada pela densa cavidade em estrela da substância em decomposição.
Acabou por ser uma estrela de neutrões RX J1856.5-3754, localizada a cerca de 400 anos-luz do nosso planeta. Pesquisadores, usando o Very Large Telescope do ESO (VLT) no deserto do Atacama, Chile, descobriram o efeito quântico, previsto inicialmente em 1930. É chamado de "birrefringência a vácuo", e a evidência de sua presença pode afetar muito nossa compreensão do funcionamento de todo o Universo.
Parece estranho que possamos medir efeitos quânticos perto da superfície de uma estrela de nêutrons a centenas de anos-luz de distância, mas precisamos estudar os “laboratórios” naturais mais extremos do espaço profundo para entender minúsculos fenômenos físicos que têm um enorme impacto nos dados astronômicos. E no caso do RX J1856.5-3754, acredita-se que seu poderoso campo magnético manipule as partículas virtuais e retire-as de um vácuo para criar um efeito prismático na luz fraca gerada por uma estrela de nêutrons. O fenômeno das partículas virtuais está em muitas curiosas teorias astrofísicas. Em particular, é o mecanismo de radiação de Hawking, uma teoria apresentada por um físico na década de 1970, sugerindo que buracos negros são capazes de se evaporar. Se isto é assim e se as partículas virtuais desempenham um certo papel, permanece o assunto de um debate acalorado. Como esses fenômenos quânticos fantasmagóricos que interagem com campos magnéticos podem ter algum efeito observável?
Na física clássica, se a luz passa pelo vácuo, ela permanece inalterada. No entanto, se a evidência estiver correta e as partículas estiverem presentes em um vácuo diretamente ao redor da estrela de nêutrons, o campo magnético começará a interagir com elas, a fim de manipular a luz à medida que ela passa através delas. Este efeito é previsto pela "eletrodinâmica quântica" - "KVED".
Acontece que o VLT detectou uma estranha polarização da luz que sai de uma estrela de nêutrons, sugerindo que a birrefringência a vácuo entrou em ação.
“Segundo a CEA, um vácuo magnetizado se comporta como um prisma de propagação de luz. Esse efeito é chamado de birrefringência a vácuo ”, disse o pesquisador Roberto Mignani, do INAF Milão, na Itália, e da Universidade de Zelena Góra, na Polônia.
"Esse efeito só pode ser percebido na presença de campos magnéticos incrivelmente fortes, como os que cercam as estrelas de nêutrons", acrescentou Roberto Turolla, da Universidade de Pádua, na Itália. "Isso mostra mais uma vez que as estrelas de nêutrons são laboratórios de valor inestimável para o estudo das leis físicas fundamentais." Estrelas de nêutrons são remanescentes de estrelas com uma décima parte do nosso Sol. Quando eles ficam sem combustível de hidrogênio, há uma explosão como uma supernova. Apenas uma esfera minúscula e muito densa de nêutrons permanece (principalmente). Curiosamente, as estrelas de nêutrons retêm o momento angular e o magnetismo de suas estrelas-mãe, apenas em escalas mais extremas.
Os pulsares são estrelas de neutrões de rotação rápida, consideradas o “relógio” mais preciso do Universo, piscando a uma velocidade constante. Esses fatores tornam as estrelas de nêutrons lugares ideais para medir os efeitos da teoria geral da relatividade e um forte campo magnético.
E agora, com sua ajuda, os astrônomos querem revelar a evidência do efeito quântico, que eles teorizaram há mais de 80 anos. Mas isso é apenas o começo.
“As medições de polarização feitas pelo telescópio da próxima geração (como o Incrivelmente Grande Telescópio do ESO) podem ter um papel crucial no teste da previsão do QVED de birrefringência a vácuo”, disse Mignani.
