天文学者らは、量子力学における最も奇妙な予言の一つ、すなわち「空っぽ」の空間でさえ光の伝播に影響を与えうるという説について、これまでで最も説得力のある証拠を得た可能性がある。
これは真空複屈折と呼ばれる現象であり、ヴェルナー・ハイゼンベルクが約90年前に予言した効果である。理論によれば、理想的な真空は空ではなく、仮想粒子が絶えず生成と消滅を繰り返しており、超強磁場中ではそれらが光の偏光を変化させうるという。
スウィンバーン工科大学のマーカス・ロワー博士を含む国際研究チームは、地球の磁場の数兆倍もの強さを持つ中性子星であるマグネター「1E 1547.0-5408」を調査した。観測には、NASAのX線偏光観測衛星IXPE、国際宇宙ステーション（ISS）搭載のNICER望遠鏡、そしてオーストラリアのムリヤン電波望遠鏡が使用された。
電波観測の結果、マグネターの磁軸と自転軸はほぼ一致しており、観測者からはほぼ「極」の方向から見えていることが判明した。このような幾何学的配置は、この効果を探索するのに理想的である。
IXPEによるX線データは極めて高い偏光度を示し、その偏光方向は星の磁場に明確に追従していた。これこそが、真空複屈折が起こる際に生じるべき現象である。
「この効果を検出するには、地球上で作り出せるいかなる磁場よりも100百万倍も強い磁場が必要です。自然は私たちに、理想的な宇宙の実験室であるマグネターを与えてくれました」とロワー博士は指摘した。
研究成果は学術誌『Nature』に掲載された。もしこの解釈が裏付けられれば、1930年代に予言された現象の初の直接的な証拠となる。
さらなる観測とより精密なモデルによって、マグネター周辺の他のプロセスから量子信号を分離することが可能になるだろう。これは、空間の根本的な性質を理解する上で何を意味するのだろうか。
この発見は、宇宙の最も極限的な環境下における量子真空を研究するための新たな道を開くものである。
