మాగ్నెటార్ పరిశీలనలు ఖాళీ అంతరిక్షంలో చాలా కాలంగా అన్వేషిస్తున్న క్వాంటం ప్రభావానికి సంకేతం ఇస్తున్నాయి

ఒక మాగ్నెటార్ ఖాళీ అంతరిక్షం కాంతిని ఎలా మార్చుతుందో వెల్లడించి ఉండవచ్చు

బ్రహ్మాండంలో అత్యంత తీవ్ర వస్తువుల్లో ఒకదాన్ని అధ్యయనం చేస్తున్న ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు, భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు దశాబ్దాలుగా వెతుకుతున్న విచిత్రమైన క్వాంటం ప్రభావానికి చివరికి ఆధారాలు లభించవచ్చని అంటున్నారు. మాగ్నెటార్ 1E 1547.0–5408 పై చేసిన పరిశీలనలను ఉపయోగించి, ఒక అంతర్జాతీయ పరిశోధన బృందం ఖాళీ స్థల ద్విరేఖనానికి అనుగుణమైన సంకేతాలను గుర్తించింది. అంటే అత్యంత బలమైన చుంబక క్షేత్రానికి లోనైనప్పుడు ఖాళీ అంతరిక్షం కూడా కాంతి ప్రవర్తనను మార్చగలదనే ఆలోచన.

ఈ ఫలితం ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఖాళీ స్థల ద్విరేఖనం క్వాంటం యాంత్రిక శాస్త్రం చేసిన దీర్ఘకాల అంచనా. ఈ ప్రభావాన్ని మొదట 1930లలో ప్రతిపాదించారు, అప్పటి భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు శూన్యం నిజంగా ఖాళీ కాదని వాదించారు. బదులుగా, అది కొద్దికాలం మాత్రమే ఉండే వర్చువల్ కణాలతో నిండి ఉంటుందని, అవి కనిపించి మాయమవుతుంటాయని చెప్పారు. సాధారణ పరిస్థితుల్లో ఆ క్వాంటం క్రియాశీలతను నేరుగా చూడడం అసాధ్యం. కానీ కాంతి వ్యాప్తి విధానాన్ని వక్రీకరించేంత బలమైన చుంబక క్షేత్రం ఉన్నప్పుడు, శూన్యం స్వయంగా ప్రిజమ్ లాగా ప్రవర్తించి, కాంతిని కొలిచేలా మారుస్తుందని భావిస్తున్నారు.

మూల సమాచార ప్రకారం, బృందం NASA యొక్క Imaging X-ray Polarimetry Explorer, లేదా IXPE, ను ఉపయోగించి ఆ మాగ్నెటార్‌ను పరిశీలించింది. మాగ్నెటార్లు న్యూట్రాన్ నక్షత్రాల అరుదైన వర్గం, మరియు బ్రహ్మాండంలో అత్యంత బలమైన చుంబక క్షేత్రాల కోసం ప్రసిద్ధి చెందాయి. ఈ క్షేత్రాలు అంత తీవ్రమైనవి కావడంతో, భూమిపై పునరుత్పత్తి చేయలేని ఆలోచనలను పరీక్షించడానికి పరిశోధకులు వాటిని సహజ ప్రయోగశాలలుగా చూస్తారు.

ఫలితంలో మాగ్నెటార్లు ఎందుకు కేంద్రంగా ఉన్నాయి

ఖాళీ స్థల ద్విరేఖనాన్ని గుర్తించడంలో ప్రధాన సవాలు ఎప్పుడూ అవసరమైన క్షేత్ర బలం. మూల పాఠ్య ప్రకారం, ఈ ప్రభావానికి భూమిపై శాస్త్రవేత్తలు సృష్టించిన దానికంటే 100 మిలియన్ రెట్లు బలమైన చుంబక క్షేత్రం అవసరం. అందువల్ల, అణు భౌతిక శాస్త్రం మరియు కణ వేగవంతకాల్లో దశాబ్దాల పనిపైన కూడా, సాధారణ ప్రయోగశాల ధృవీకరణ అత్యంత కష్టం అవుతుంది.

మాగ్నెటార్లు ఆ సమస్యను పరిష్కరిస్తాయి, ఎందుకంటే అవి మానవ ఇంజినీరింగ్ పరిమితులను చాలా దాటి ఉంటాయి. ఒక నక్షత్రం కూలిన తర్వాత మిగిలిన భారీ ద్రవ్యరాశిని చిన్న మిగతాగా అవి నొక్కి ఉంచుతాయి, మరియు ఆ ప్రక్రియలో పదార్థం, వికిరణం మరియు, పరిశోధకుల అనుమానంతో, క్వాంటం శూన్యాన్ని కూడా ప్రభావితం చేయగలంత బలమైన చుంబక క్షేత్రాలను సృష్టిస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, బృందం 1E 1547.0–5408 పై దృష్టి పెట్టింది, ఇది తెలిసిన మాగ్నెటార్, మరియు ఇటువంటి పరీక్షకు సరిగ్గా సరిపోయే అభ్యర్థి.

ఈ పరిశీలన కార్యక్రమానికి జార్జ్ వాషింగ్టన్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన రాచెల్ ఈ. స్టువర్ట్ సహా పరిశోధకులు నాయకత్వం వహించారు, మరియు మూల పాఠ్యం ప్రకారం ఈ అధ్యయనం Nature లో ప్రచురితమైంది. బృందంలో NASA కేంద్రాలు, South African Radio Astronomy Observatory, Los Alamos National Laboratory, Swinburne University of Technology మరియు ఇతర సంస్థల శాస్త్రవేత్తలు కూడా ఉన్నారు.

ఈ స్థాయి సహకారం గమనించదగినది, ఎందుకంటే వెతుకుతున్న సంకేతం తీవ్రమైన ఖగోళ భౌతిక వాతావరణంలో కూడా సూక్ష్మంగా ఉంటుంది. పరిశోధకులు ఖాళీ అంతరిక్షాన్ని నేరుగా చూడడం లేదు. దాని బదులు, కాంతి ఒక ప్రాంతం గుండా ప్రయాణించిన తరువాత అది ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో వారు పరిశీలిస్తున్నారు; సిద్ధాంతం ప్రకారం ఆ ప్రాంతంలో శూన్యం ఇకపై ఆప్టికల్‌గా తటస్థంగా ఉండకూడదు. X-ray ల ధ్రువీకరణ లక్షణాలు ఆ అంచనాలకు సరిపోతే, శూన్యం ప్రభావవంతంగా ద్విరేఖనంగా మారిందనే ఆధారంగా అది పరిగణించబడుతుంది.

ఖాళీ స్థల ద్విరేఖనం నిజంగా ఏమి సూచిస్తుంది

ద్విరేఖనం ఆప్టిక్స్‌లో సుపరిచితమైన భావన. కొన్ని పదార్థాల్లో, కాంతి దాని దిశను బట్టి విడిపోయి లేదా మారుతుంది, ఎందుకంటే ఆ పదార్థం కాంతి తరంగంలోని వేర్వేరు భాగాలను వేర్వేరుగా ప్రభావితం చేస్తుంది. క్వాంటం రూపం అదే తర్కాన్ని ఖాళీ అంతరిక్షానికే వర్తింపజేస్తుంది. తగినంత తీవ్ర చుంబక క్షేత్రంలో, శూన్యం లక్షణాలు లేని నేపథ్యంలా ప్రవర్తించడం ఆపి, నిర్మాణం గల మాధ్యమంలా ప్రవర్తించడం ప్రారంభించాలి, కనీసం దాని గుండా వెళ్లే కాంతి దృష్టితో.

ఇది నిర్ధారితమైతే, క్వాంటం ప్రభావాలు అన్యమైన ప్రయోగశాల పరికరాలు లేదా సారాంశ సమీకరణాలకు మాత్రమే పరిమితం కావని స్పష్టమైన ప్రదర్శన అవుతుంది. కనిపించకుండా ఖాళీగా కనిపించే అంతరిక్ష నిర్మాణం, తీవ్రమైన పరిస్థితుల్లో గమనించగల ఆప్టికల్ లక్షణాలను పొందగలదని దీని అర్థం. అందుకే ఈ ఫలితం ఖగోళ శాస్త్రాన్ని మించి ప్రాధాన్యం కలిగి ఉంది. ఇది క్వాంటం ఎలక్ట్రోడైనమిక్స్ పునాదులను, అలాగే క్షేత్రాలు, కణాలు, వికిరణం మధ్య సంబంధాన్ని భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు ఎలా అర్థం చేసుకుంటారో దానిని తాకుతుంది.

మూల పాఠ్యం పదజాలంలో జాగ్రత్తగా ఉంది. ఇది ఫలితాన్ని ఖాళీ స్థల ద్విరేఖనానికి తొలి ఆధారమై ఉండొచ్చని పేర్కొంటుంది, కానీ తుది ముగింపుగా కాదు. ఆ తేడా ముఖ్యమైనది. భౌతిక శాస్త్రంలో అసాధారణ దావాలకు సాధారణంగా పునఃపరిశీలన, క్రాస్-చెక్‌లు మరియు స్వతంత్ర విశ్లేషణలు అవసరం, అప్పుడే అవి స్థిరపడినవిగా పరిగణించబడతాయి. అయినప్పటికీ, బలమైన అభ్యర్థి సంకేతంగానైనా, ఈ కనుగొనడం ఒక గొప్ప మైలురాయి అవుతుంది, ఎందుకంటే ఈ ప్రభావం దాదాపు 90 ఏళ్లుగా అందని దానిగా ఉంది.

ఈ ఫలితం ఒక నక్షత్రాన్ని మించి ఎందుకు ప్రాధాన్యం కలిగి ఉంది

దీని ప్రభావాలు రెండు దిశల్లో విస్తరిస్తాయి. ఒకటి ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రానికి ప్రాయోగికంగా: మాగ్నెటార్లు అగ్రగామి భౌతిక శాస్త్రానికి పరీక్షా కేంద్రాలుగా మరింత ముఖ్యంగా మారవచ్చు. అవి కేవలం నక్షత్ర పరిణామంలో అసాధారణ మిగతాలుగా చూడడం కాకుండా, భూమిపై పునఃసృష్టి చేయలేని పరిస్థితుల్లో ప్రకృతి ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో తెలుసుకునే పరికరాలుగా శాస్త్రవేత్తలు వాటిని మరింతగా ఉపయోగించవచ్చు.

రెండవది భావనాత్మకం. క్వాంటం యాంత్రిక శాస్త్రం చాలాకాలంగా శూన్యాన్ని ఖాళీ శూన్యంగా కాకుండా, క్రియాశీల వేదికగా వర్ణిస్తోంది, కానీ ఆ దృశ్యంలో నేరుగా పరిశీలనకు ఉన్న కిటికీలు అరుదు. ఒక మాగ్నెటార్ నుంచి వచ్చే ఆధారం, బ్రహ్మాండంలోని అత్యంత హింసాత్మక వాతావరణాలు క్వాంటం సిద్ధాంతం అంచనా వేసిన దాచిన నిర్మాణాన్ని బయటపెట్టగలవనే ఆలోచనను బలపరుస్తుంది. ఆ అర్థంలో, ఈ ఫలితం కేవలం ఒక న్యూట్రాన్ నక్షత్రం గురించి కాదు. సాంప్రదాయ ప్రయోగాల్లో అందనంతగా ఉన్న ఘటనలను విశ్వంలోని అత్యంత తీవ్ర పరిస్థితులు ధృవీకరించగలవా అనే ప్రశ్న గురించీ ఇది.

క్వాంటం రంగాన్ని అన్వేషిస్తున్న శాస్త్రవేత్తలకు భవిష్యత్ అవకాశాలను కూడా మూల పాఠ్యం సూచిస్తోంది. అందులో ఇతర మాగ్నెటార్లపై ఇలాంటి పరిశీలనలు, మెరుగైన X-ray ధ్రువీకరణ కొలతలు, మరియు అత్యంత బలమైన చుంబక క్షేత్రాల్లో వికిరణం ఎలా ప్రవర్తిస్తుందనే మరింత వివరమైన నమూనాలు ఉండవచ్చు. అనేక వ్యవస్థలు ఒకే సంకేతాన్ని చూపితే, ఆ వ్యాఖ్యానంపై నమ్మకం వేగంగా పెరుగుతుంది.

ప్రస్తుతం, ఈ ఫలితానికి ఉన్న ప్రాధాన్యం సిద్ధాంతం, పరికరాలు మరియు ఖగోళ అదృష్టం కలిసివచ్చిన దానిలో ఉంది. ఇరవయ్యో శతాబ్దం ప్రారంభానికి చెందిన ఒక ఊహ, ఇప్పుడు ఆధునిక పరిశీలన కేంద్రం మరియు అనుకూలమైన బ్రహ్మాండ లక్ష్యాన్ని కలిసేంతకాలం నిలిచి ఉంది. విశ్లేషణ నిలబడితే, ఈ సందర్భంలో ఖాళీ అంతరిక్షాన్ని ఇకపై పదార్థం లేని స్థలంగా మాత్రమే పరిగణించరు. అది కాంతి ప్రయాణంలో ఒక క్రియాశీల భాగస్వామిగా మారుతుంది.

అదే ఈ ఫలితంలోని లోతైన ఆకర్షణ. భౌతిక శాస్త్రం తరచుగా కనబడని దాన్ని కొలిచేలా చేసి ముందుకు సాగుతుంది. ఈ సందర్భంలో, బ్రహ్మాండంలోని అత్యంత బలమైన చుంబక వస్తువుల్లో ఒకదాన్ని ఉపయోగించి, శూన్యమే కనిపించేదానికంటే తక్కువ ఖాళీగా ఉందని ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు చూపించి ఉండవచ్చు.

ఈ వ్యాసం Universe Today నివేదికపై ఆధారపడింది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.