Cientistas sugerem evidência sólida de uma estranha distorção quântica no vácuo espacial

Pela primeira vez, astrônomos observaram um fenômeno quântico em ação. No caso, o momento em que uma estrela de nêutrons é cercada por um campo magnético tão intenso que dá origem a uma região no espaço vazio onde a matéria espontaneamente aparece e desaparece na existência.

O fenômeno, chamado de birrefringência a vácuo, foi previsto pela primeira vez na década de 1930, porém, só tinha sido observado em uma escala atômica. Agora, os cientistas finalmente conseguiram observar sua ocorrência na natureza, algo que contraria tudo o que Newton e Einstein haviam traçado, de acordo com informações da Science Alert. A equipe de pesquisadores internacionais liderada por Roberto Mignani, do INAF de Milão, na Itália, fez a descoberta enquanto observava uma estrela de nêutrons chamada RX J1856.5-3754, localizada a 400 anos-luz da Terra.

Basicamente, as estrelas de nêutrons são um dos estágios finais da vida de estrelas maciças que, após consumirem todo o hidrogênio presente em seu núcleo, explodem na forma de uma supernova. Elas são feitas de alguns dos materiais mais densos do Universo (considere que apenas uma colher de chá deles iria pesar 1 bilhão de toneladas na Terra) e sua crosta é 10 bilhões de vezes mais forte do que o aço.

Ainda, as estrelas de nêutrons possuem um dos campos magnéticos mais fortes do Universo. Astrônomos estimam que eles sejam quase 100 trilhões de vezes mais fortes do que o da Terra. Logo, por essa característica, acredita-se que sejam capazes de afetar as propriedades do espaço vazio em torno de si mesmas.

No entanto, de acordo com a física clássica de Newton e Einstein, o vácuo espacial é inteiramente vazio, mas essa afirmação não é compartilhada pela teoria da mecânica quântica, que assume algo completamente diferente. De acordo com a eletrodinâmica quântica (EQD), teoria que descreve como a luz e a matéria interagem, é predito que o espaço é cheio de “partículas vitais”, que surgem e desaparecem com a atividade de fótons (partículas de luz) conforme viajam em torno do Universo.

Essas partículas vitais não são como as regulares (elétrons e fótons), mas de fato existem flutuações em campos quânticos que têm propriedades semelhantes a uma partícula regular. A grande diferença, no entanto, é que elas podem aparecer e desaparecer em qualquer ponto do espaço e tempo. Enquanto que no vácuo regular os fótons não são afetados por essas partículas vitais e viajam sem qualquer interferência, no espaço vazio próximo ao campo magnético intenso de uma estrela de nêutrons, as partículas vitais são “excitadas”. Qualquer fóton que passe por ali passará por efeitos dramáticos.

Conforme explicado por Mignani, o vácuo altamente magnetizado se comporta como um prisma para a propagação da luz, um efeito conhecido como birrefringência a vácuo. “Esse efeito só pode ser detectado na presença de campos magnéticos extremamente fortes, como aqueles presentes ao redor das estrelas de nêutrons”, acrescentou Roberto Turolla, membro da equipe pela Universidade de Pádua, na Itália.

De acordo com Jay Bennett da , a descoberta é “estranha”, uma vez que a relatividade convencional diz que a luz deve passar livremente através de um vácuo sem ser alterada. “A polarização linear foi de tal grau (16° para ser mais preciso) que as únicas explicações conhecidas são as teorias EQD e a influência de partículas vitais”.

O próximo passo agora, de acordo com os pesquisadores, é que as observações obtidas através do telescópio mais avançado do mundo – o VLT (Very Large Telescope), do Observatório Europeu do Sul – sejam replicadas em outro cenário. Se confirmadas, teremos um fenômeno completamente novo para ser investigado no campo da mecânica quântica. A pesquisa foi publicada em uma edição recente da revista Monthly Notices da Royal Astronomical Society.

[ Science Alert ] [ Fotos: Reprodução / Science Alert ]