Des astronomes ont peut-être obtenu les preuves les plus convaincantes de l'une des prédictions les plus étranges de la mécanique quantique : même l'espace « vide » est capable d'influencer la propagation de la lumière.
Il s'agit de la biréfringence du vide, un effet prédit il y a près de 90 ans par Werner Heisenberg. Selon la théorie, le vide parfait n'est pas vide : des particules virtuelles y naissent et disparaissent constamment, lesquelles peuvent modifier la polarisation de la lumière dans un champ magnétique ultra-puissant.
Des chercheurs d'une équipe internationale, dont le docteur Marcus Lower de l'Université de Swinburne, ont étudié le magnétar 1E 1547.0-5408, une étoile à neutrons dotée d'un champ magnétique des milliers de milliards de fois plus puissant que celui de la Terre. Les observations ont été menées à l'aide du polarimètre à rayons X IXPE de la NASA, du télescope NICER sur l'ISS et du radiotélescope australien Murriyang.
Les observations radio ont montré que les axes magnétique et de rotation du magnétar coïncident presque, et que l'observateur le voit presque « depuis le pôle ». Une telle géométrie est idéale pour rechercher cet effet.
Les données en rayons X de l'IXPE ont révélé un degré de polarisation extrêmement élevé, la direction de la polarisation suivant clairement le champ magnétique de l'étoile, ce qui est exactement ce qui doit se produire en cas de biréfringence du vide.
« Pour détecter cet effet, il faut un champ 100 millions de fois plus puissant que tout ce que nous pouvons créer sur Terre. La nature nous a offert les magnétars, des laboratoires cosmiques parfaits », a souligné le docteur Lower.
Les résultats sont publiés dans la revue Nature. Si l'interprétation est confirmée, il s'agira de la première preuve directe d'un phénomène prédit dès les années 1930.
Des observations supplémentaires et des modèles plus précis aideront à séparer le signal quantique des autres processus entourant le magnétar. Qu'est-ce que cela signifie pour notre compréhension de la nature fondamentale de l'espace ?
Cette découverte ouvre une nouvelle voie pour l'étude du vide quantique dans les conditions les plus extrêmes de l'Univers.
