Az űr nem üres – és ez az egyik legmeghökkentőbb dolog, amit valaha hallottam

Szóval, beszélhetünk egy pillanatig arról, mennyire furcsa az univerzum? Mert épp most tanultam valamit, amitől felugrottam a székből, és háromszor elolvastam.

Kiderült, hogy a világűr valójában nem üres.

Tudom, tudom – ez úgy hangzik, mint egy rossz vicn kezdete. De hallgassatok meg. Tudósok mostanában publikáltak eredményeket a Nature-ben, és ezek szolgáltatják a legjobb bizonyítékot arra, hogy az, amit a "vákuumnak" nevezünk, valójában rendelkezik tulajdonságokkal. Nemcsak passzív háttér, ahol történnek dolgok. Sokkal inkább olyan, mint egy anyag, ami visszanyom, lassít, és kvantum-kempinget tart, amit éppen csak kezdünk megérteni.

Akkor mi a helyzet az "üres" űrrel?

A kvantumfizika őrült. És nem úgy értem, hogy "kicsit furcsa". A legőrültebb. Az egyik legfurcsább elképzelés ebből a területről az, hogy amit mi semminek gondolunk – a világűr vákuumát – az valójában hemzseg a tevékenységtől a legkisebb skálákon.

Képzeljétek el úgy: állsz egy tömegben, de nem látod az embereket. Csak üres teret látsz. De ha figyelsz, rájössz, hogy valójában ezernyi ember jön-megy abban a térben, olyan gyorsan, hogy soha nem pillantasz meg egyetlen embert sem.

Valahogy ez történik a kvantumvilágban is. A vákuum tele van "virtuális" részecskékkel – konkrétan elektron-pozitron párokkal –, amelyek szinte azonnal létrejönnek és megsemmisítik egymást. Ott vannak, de mégsem. Ez elegendő ahhoz, hogy fájjon a fejed.

A nagy ötlet 90 évvel ezelőtről

Itt jön a java. Még a 30-as években Heisenberg fizikus (igen, az a Heisenberg) felállított valamit, ami annyira furcsának tűnt, hogy alig lehetett elhinni: ezek a kísérteties virtuális részecskék hatással kell legyenek arra, hogyan halad a fény az űrön keresztül, különösen ha nagyon erős mágneses mezőn megy át.

Az érvelése ez volt: a fénynek különböző polarizációi vannak (gondoljátok úgy, mint a fény rezgéseit különböző irányokban). Normális esetben ezek a polarizációk azonos sebességgel haladnak a vákuumban. De Heisenberg azt javasolta, hogy egy hihetetlenül erős mágneses mező jelenlétében valami furcsa történik. A virtuális részecskék "polarizálódnak" a mező hatására, lényegében olyan közeget hozva létre, amely az egyik polarizációt jobban lassítja, mint a másikat. Ezt a jelenséget vákuum bikirefringenciának hívják.

A probléma? Senki sem látta ezt soha élesben. Elméleti előrejelzés maradt, ami körülött fizikus cikkekben keringett csaknem egy évszázadon át.

Belépnek a magnetárok

Szóval hogyan bizonyítsd be azt, ami 90 éve kerüli a fizikusokat? Két dolog kell: egy elképzelhetetlenül erős mágneses mező, és nagyon érzékeny műszerek, amelyekkel mérni tudod, mi történik a mezőn áthaladó fénnyel.

És persze ott vannak a magnetárok.

Ha nem ismered a magnetárokat, kapaszkodj meg. Ezek neutroncsillagok – hatalmas csillagok összeomlott magjai szupernóva után –, amelyek mágneses mezejei egyszerűen elképesztőek. Így fogom mondani: a Föld mágneses mezeje nagyjából 1 gauss. Egy hűtőszekrény-mágnes körülbelül 100 gauss. Egy magnetár? Próbálj meg nagyjából egymillió milliárd gaussot.

A NASA-nak van egy jó kis példája: ha egy magnetár nagyjából 64 ezer kilométerre lenne tőlünk (a Holdtávolság kb. hatoda), akkor letörölné az összes hitelkártya adatait a Földön. Olyasmi az ereje.

Ja, és itt egy jó tény: az egész megfigyelhető univerzumban mindössze körülbelül 31 magnetárt ismerünk. Harmincegyet. Ez gyakorlatilag egy az évnek minden évére, mióta először felvetődtek 1992-ben.

A megfigyelés

Ebben az új tanulmányban egy nemzetközi tudóscsapat úgy döntött, több műszerrel is rámutat egy konkrét magnetárra: az 1E 1547.0−5408-ra. Ennek van néhány praktikus tulajdonsága – sok röntgen- és rádióhullámot bocsát ki, és a forgása jó rálátási szöget biztosít a kibocsátott sugárzás tanulmányozásához.

Mit találtak? A fény polarizációja jóval nagyobb volt, mint amit hasonló objektumoktól látnánk. És forgás közben is állandó maradt. Ez a állandóság a lényeg: arra utal, hogy a magnetár közvetlen környezetében (a magnetoszférájában) valami alakítja a fény terjedését.

Miért számít ez? Mert ha vákuum bikirefringencia történik, pontosan ezt a fajta polarizált fényt várnánk. Az erős mágneses mező megváltoztatja a különböző fénypolarizációk terjedését, lenyomatot hagyva a sugárzásban, amit érzékelni tudunk.

A kutatók óvatosak – azt mondják, ez nem végleges bizonyíték. De ez a legerősebb bizonyíték, amivel eddig rendelkeztünk egy olyan jelenségre, amit Heisenberg közel 90 éve jósolt meg.

Miért számít ez (legalábbis nekem)

Őszintén szólva: ezek a dolgok tényleg alázatosan tartanak. A mindennapjainkban az "űrt" úgy képzeljük el, mint ezt a passzív űrt, ezt az üres színpadot, ahol történnek a dolgok. De a kvantum szinten semmi sem igazán üres. Mindig történik valami. Mindig van valamiféle nyugtalan energia, még azokon a helyeken is, ahol a legüresebbnek gondolnánk.

És számomra ez gyönyörű. Azt jelenti, hogy az univerzum összefüggőbb, mint ahogy gyakran gondoljuk. A fény nem csak áthalad a semmin, és eljut a szemünkig – kölcsönhatásba lép az űr szövetével, azokkal a kísérteties részecskékkel, amelyek gyorsabban villannak fel és tűnnek el, mint amit mérni tudunk.

Az, hogy mostanra olyan műszereket fejlesztünk, amelyek elég érzékenyek ahhoz, hogy érzékeljék ezeket a finom hatásokat, szerintem valódi mérföldkő. Megtettük az utat a virtuális részecskék fényre gyakorolt hatásának előrejelzésétől odáig, hogy most már tényleg figyeljük megtörténni – mindezt a kozmosz legextrémabb objektumainak köszönhetően.

Szóval legközelebb, amikor felnézel az éjszakai égre, gondolj arra: ez a gyönyörű sötétség nem üres. Tele van lehetőségekkel, kvantum-suttogásokkal, olyan részecskék visszhangjaival, amelyek majdnem léteztek.

Mennyire klassz ez?

A konklúzió

Fog ez változtatni az életeden a közeljövőben? Valószínűleg nem. De talán majd kétszer meggondolod a "semmi" szó jelentését. A fizikában a "semmi" sosem volt igazán semmi. És a magnetároknak – a 31 rejtélyes kozmikus szörnynek – köszönhetően végre kezdjük látni ezt.

Csak remélni tudjuk, hogy készen állnak a közelebbi pillantásokra.