La mayoría de las veces, la palabra “cuántico” hace que pienses en cosas diminutas, de la menor escala posible. Pero en realidad los fenómenos cuánticos lo gobiernan todo, incluyendo a los gigantes cósmicos que están desperdigados por el universo. Como prueba de esto los astrónomos tal vez hayan confirmado ahora una vieja predicción cuántica al estudiar a una estrella ultra magnética.
En un trabajo recién publicado en Nature los astrónomos describen sus observaciones de la estrella 1E 1547.0-5408. Esta estrella es una magnetar o magnetoestrella, estrella de neutrones aislada con campos magnéticos extremadamente potentes y emisiones de rayos X. Según el estudio, 1E 1547.0-54408 tiene un campo magnético un millón de billón de veces más potente que el de la Tierra y que parece demostrar un fenómeno cuántico llamado birrefringencia de vacío en el que los espacios aparentemente vacíos alteran el comportamiento de la luz. Si es así, la observación representa la primera detección de la historia de la birrefringencia de vacío, algo que predijeron los pioneros de la física Werner Heisenberg y Hans Euler en la década de 1930.
“Para detectar la birrefringencia de vacío hace falta un campo magnético 100 millones de veces más potente que cualquier que se haya creado en la Tierra”, explicó Marcus Lower, coautor del estudio y astrofísico de la Universidad Swinburne de Tecnología en Australia. “Afortunadamente la naturaleza nos brindó las magnetoestrellas, perfectos laboratorios cósmicos donde buscar este efecto”.
Gigantescos blips cuánticos
La birrefringencia de vacío fue central en la explicación de Heisenberg de la electrodinámica cuántica, un subcampo de la física cuántica que describe la relación entre la luz y la materia. Según declaraciones de la NASA sobre estos nuevos hallazgos la birrefringencia de vacío sugiere que los campos magnéticos de excepcional potencia de fuerza de vacío (espacios completamente vacíos) actúan como lente o prisma, dando como resultado niveles inusualmente elevados de polarización.
Durante casi un siglo, sin embargo, la ciencia no pudo probar directamente que esto sucede en realidad, según un texto de News & Views de Ekaterina Sikilova-Lapa y Joern Wima, ambos astrónomos de la Universidad de Erlangen-Nuremberg, que no participaron de este trabajo reciente.
Laboratorios cósmicos
Las magnetares o magnetoestrellas, según le dijo Rachel Stewart a Physics World como autora principal del trabajo, son como un “laboratorio natural”, porque se cuentan entre los objetos más magnéticos observados en el universo. Pero 1E 1547.0’5408 en particular tenía un radio de brillo particular y una emisión de rayos X que la convertían en candidata ideal para estudiar este fenómeno, según Stewart que pronto podría acceder al doctorado en la Universidad George Washington.
La corazonada del equipo estaba en lo correcto. La polarización de la luz detectada en la magnetoestrella era tres veces mayor a la esperada en fuentes similares. Y más extraño todavía era el hecho de que la geometría del campo magnético indicaba que había secciones del campo que debían tener cero polarización, pero no era así.
“Al seguir con atención la dirección de las ondas de radio rayos X oscilando como rota la magnetoestrella encontramos que la alineación de los polos magnéticos y rotacionales de 1E1547 era ideal para detectar la birrefringencia de vacío”, explicó Lower en declaraciones de Swinburne. Contra todas las probabilidades, el potente campo magnético había impulsado “partículas virtuales de Heisenberg” para que siguieran la dirección del campo de modo que para el observador externo se veía como si el vacío estuviera torciendo la luz.
No es evidencia
Sin embargo, los expertos externos al trabajo advierten que esta observación no constituye evidencia sólida. Sokolova-lapa y Wilms escriben que “la validez de esta interpretación depende de si la geometría propuesta por los autores es la correcta”, ya que es posible que la inclinación de la estrella hiciera que pareciese que las señales de radio y rayos X estaban alineadas. Tampoco está claro si las observaciones de radio y rayos X nos dicen exactamente algo sobre la verdadera naturaleza de la estrella, según le dijo a Physics World Roberto Taverna, astrónomo de la Universidad de Padua, Italia.
Habrá que esperar a que las futuras investigaciones declaren con seguridad si Heisenberg y Dirac estaban en lo correcto. Como sea, las observaciones muestran que los laboratorios cuánticos no son necesariamente a escalas diminutas.
«Este resultado destaca el poder interdisciplinario del campo de la astrofísica”, dijo Stewart en el comunicado de la NASA. “La información que obtuvimos mirando el núcleo de esta estrella distante nos brinda indicios sobre la naturaleza del tejido de la realidad tal como lo conocemos, y para mí eso es increíble”.
