Astronomen haben mit dem NASA-Röntgenpolarimetriesatelliten IXPE möglicherweise den bislang klarsten Hinweis darauf gewonnen, dass ein extremes Magnetfeld die optischen Eigenschaften des leeren Raums verändert. Das begutachtete Ergebnis erschien am Mittwoch in Nature und betrifft den Magnetar 1E 1547.0-5408 sowie den quantenelektrodynamischen Effekt der Vakuumdoppelbrechung. Physiker sagten ihn 1936 voraus, ein direkter Nachweis fehlte jedoch bislang.
Magnetare sind Überreste von Neutronensternen, die mehr Masse als die Sonne in einem Objekt von ungefähr der Größe einer Stadt vereinen. Ihre Magnetfelder gelten als die stärksten bekannten Felder des Universums. Laut NASA vollendet 1E 1547.0-5408 etwa alle zwei Sekunden eine Drehung und sendet beständig Radiowellen und Röntgenstrahlen. Damit eignet sich das Objekt besonders gut für einen koordinierten Test des Lichtverhaltens in einem extremen Feld.
Das Team beobachtete den Magnetar zwischen März und April 2025 mehr als 140 Stunden lang mit IXPE, gemeinsam mit dem NASA-Instrument NICER und dem australischen Radioteleskop Murriyang, auch Parkes genannt. Die Kampagne lieferte die erste koordinierte Radio- und Röntgenpolarisationsmessung eines Magnetars. Polarisation beschreibt Orientierung und Ausrichtung des eintreffenden Lichts; der gemessene Grad lag fast dreimal so hoch wie bei vergleichbaren Quellen.
Die Röntgenpolarisation erreichte an einer Emissionsregion rund 40 Prozent und an einer anderen 80 Prozent, während sie sich über die Sternrotation gleichmäßig veränderte. Übliche Modelle der Oberflächenstrahlung und die Geometrie des Magnetars erklären eine so starke Ausrichtung nicht. Simulationen des Teams zeigten, dass sowohl das Röntgensignal als auch die Einschränkungen der Radiodaten Vakuumdoppelbrechung erfordern. Dabei lässt ein ausreichend starkes Magnetfeld das Vakuum ähnlich wie ein Prisma wirken und Licht abhängig von seiner Richtung filtern.
NASA und Forschende bewerten das Ergebnis als starke Stütze, aber noch nicht als endgültigen Beweis. Weitere IXPE-Beobachtungen dieses und anderer Magnetare sollen prüfen, ob keine konkurrierende Erklärung das Signal nachbilden kann. Eine Bestätigung ergäbe einen direkten astronomischen Test einer grundlegenden Vorhersage der Quantenelektrodynamik unter Bedingungen, die sich auf der Erde nicht herstellen lassen. Zugleich könnten die Daten das Verständnis von Neutronensternoberflächen, Magnetfeldern und Licht in extremen Umgebungen vertiefen.
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