NASA teleskop IXPE potvrdil devadesát let starou teorii o chování světla v magnetických polích

Vědci z NASA potvrdili téměř devadesát let starou teoretickou předpověď o chování světla v extrémně silných magnetických polích. Podle výsledků zveřejněných 5. srpna 2026 poskytl vesmírný dalekohled IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) první přesvědčivý observační důkaz jevu zvaného vakuová birefringence, který v roce 1936 navrhli fyzici Werner Heisenberg a Hans Euler.

Teorie vychází z kvantové elektrodynamiky a tvrdí, že prázdný prostor se v přítomnosti extrémně silného magnetického pole přestává chovat jako skutečné vakuum – začíná ovlivňovat polarizaci procházejícího světla podobně jako speciální krystaly. Ověřit tento efekt v pozemských laboratořích není možné, protože by k tomu bylo potřeba magnetické pole o intenzitě, jakou lidstvo není schopno vytvořit. Vesmír ale nabízí přirozené laboratoře v podobě magnetarů – neutronových hvězd s nejsilnějšími známými magnetickými poli.

Tým vedený Hoa Dinh Thi z Rice University a Rachael Stewart z George Washington University zaměřil pozorování na magnetar 1E 1547.0-5408, který se otáčí kolem své osy jednou za přibližně dvě sekundy. Mezi březnem a dubnem 2025 dalekohled IXPE spolu s pozemními radioteleskopy shromáždil více než 140 hodin dat. Šlo o vůbec první koordinované měření radiové a rentgenové polarizace u magnetaru, které umožnilo porovnat chování záření na obou vlnových délkách současně.

Výsledky ukázaly extrémně vysoké hodnoty polarizace rentgenového záření, pohybující se mezi 40 a 80 procenty. Takto vysoký stupeň polarizace lze podle vědců vysvětlit pouze za předpokladu, že světlo prochází vakuem ovlivněným vakuovou birefringence. Naše modely naznačují, že reprodukce pozorovaných X-ray polarizačních signatur vyžaduje přítomnost vakuové birefringence, uvedla Hoa Dinh Thi.

Objev představuje přímé experimentální potvrzení předpovědi kvantové elektrodynamiky v podmínkách, které nelze nikde jinde ve vesmíru ani v laboratoři replikovat. Magnetary díky svým extrémním magnetickým polím umožňují testovat fundamentální fyzikální zákony za hranicemi, které jsou dostupné běžným experimentům na Zemi. Pro fyziky jde o vzácnou příležitost ověřit teoretické modely v podmínkách, jaké panují jen v bezprostřední blízkosti nejextrémnějších objektů ve vesmíru.

Mise IXPE je společným projektem americké vesmírné agentury NASA a italské vesmírné agentury. Vědecké a provozní řízení mise zajišťuje Marshallovo středisko kosmických letů v Huntsville v Alabamě. Dalekohled byl vypuštěn s cílem studovat polarizaci rentgenového záření z různých kosmických zdrojů, včetně pozůstatků supernov, černých děr a neutronových hvězd, a poskytuje vědcům nový pohled na fyzikální procesy probíhající v nejextrémnějších prostředích vesmíru.

Nová pozorování magnetaru 1E 1547.0-5408 nyní vědcům otevírají cestu k dalšímu zkoumání chování hmoty a záření v podmínkách extrémního magnetismu. Tým plánuje pokračovat v analýze dat a rozšířit pozorování i na další magnetary, aby ověřil, zda je vakuová birefringence obecným jevem spojeným s touto třídou objektů, nebo zda jde o specifickou vlastnost konkrétní hvězdy. Potvrzení teorie po devadesáti letech od jejího vzniku představuje významný milník pro fyziku a astrofyziku a demonstruje, jak mohou pozorování extrémních vesmírných objektů posloužit jako přirozené testovací prostředí pro teorie, které by jinak zůstaly čistě matematickou spekulací.