天文学家可能已经抓到了“空”空间的现行，它弯曲了磁星周围的光，正如海森堡90年前预测的那样。宇宙中最强的磁铁变得更加有趣。

天文学家可能已经找到了量子力学最奇怪预测之一的最强证据：即使是看似空无一物的空间也能影响光的传播方式。这种现象被称为“真空双折射”，由量子力学的先驱之一沃纳·海森堡在近90年前预测。他的工作表明，完美的真空并非真正的空。相反，它应该包含短暂出现和消失的“虚粒子”。

包括斯威本科技大学的马库斯·洛尔博士在内的研究人员，通过研究磁星（一种罕见的、拥有宇宙中已知最强磁场的中子星）来探究这个长期存在的量子之谜。他们的观测可能代表了首次在磁星异常强大的磁场中检测到真空双折射。如果得到证实，这一结果可能为科学家提供一种研究量子宇宙的新方法。该研究结果最近发表在《自然》杂志上。

根据理论，异常强的磁场可以影响与真空相关的虚粒子海洋。在这些条件下，这些粒子预计会影响光的传播方式，以特定方式折射光，从而产生真空双折射。磁星为寻找这种效应提供了难得的机会，因为它们的磁场足够强大，使得预测的量子行为可能被观察到。

洛尔博士是一个国际研究团队的一员，该团队使用NASA的成像X射线偏振探测器（IXPE）研究了磁星1E 1547.0-5408（简称1E1547）。观测得到了国际空间站上的NICER X射线望远镜和澳大利亚国家科学机构拥有和运营的CSIRO的帕克斯射电望远镜（Murriyang）的支持。洛尔博士使用Murriyang收集的射电观测数据，随后在斯威本大学的Ngarrgu Tindebeek超级计算机上进行分析，帮助研究人员调查了这种以前只是理论上的量子现象的可能首次直接探测。

尽管真空双折射在20世纪30年代就被预测，但洛尔博士表示，科学家尚未获得确凿的探测结果。“检测真空双折射需要比我们在地球上制造的任何磁场强1亿倍以上的磁场。幸运的是，大自然为我们提供了磁星，它们是寻找这种效应的完美宇宙实验室，”洛尔博士说。

研究人员密切关注了来自磁星的射电波在恒星旋转时改变方向的方式（它们的“偏振态”）。通过这些测量，他们确定1E 1547的磁轴和旋转轴几乎对齐。此外，磁星几乎是从极点方向观测的。这些特征共同为科学家提供了搜索1E 1547周围真空双折射的异常有利视角。

然后，团队发现了指向量子效应的两个重要线索。由磁星产生并被IXPE探测到的X射线显示出极高的偏振度。此外，偏振方向与1E1547的磁场保持联系，方式与射电观测中看到的一致。

“由于磁场的强度，海森堡的虚粒子变得与磁场指向的方向对齐，”洛尔博士说。“通过仔细跟踪射电波和X射线在磁星旋转时的振荡方向，团队发现1E1547的磁极和旋转极的对齐对于探测真空双折射是理想的。”

如果这一解释得到证实，这一结果可能帮助物理学家测试已建立的量子物理理论在宇宙中一些最极端条件下的表现。洛尔博士表示，额外的观测和更先进的计算机模拟可能有助于确定信号是否确实来自真空双折射。