Un magnétar situé dans notre Galaxie pourrait fournir l’un des indices les plus nets d’un effet quantique prédit depuis les années 1930. En observant la polarisation de ses rayons X, une équipe a trouvé un comportement difficile à reproduire sans la biréfringence du vide. Ce phénomène ferait réagir le vide lui-même à un champ magnétique extrême.
Un magnétar est une étoile à neutrons dotée d’un champ magnétique gigantesque. L’objet étudié, 1E 1547.0-5408, émet aussi des ondes radio. Son champ de surface dépasse 1010 teslas, des intensités impossibles à produire durablement en laboratoire.
Les magnétars comptent parmi les objets les plus exotiques de l’Univers.
Crédit : ESA
À de telles valeurs, l’électrodynamique quantique prévoit que le vide ne se comporte plus exactement comme un espace vide et passif. Des fluctuations quantiques modifient légèrement la propagation de la lumière. Selon son orientation de polarisation, celle-ci ne traverse alors pas le champ magnétique de la même manière : c’est la biréfringence du vide.
Pour rechercher cette signature, les chercheurs ont utilisé le satellite IXPE, spécialisé dans la polarisation des rayons X. Les observations ont été complétées par le télescope spatial NICER et par des mesures radio du radiotélescope de Parkes, en Australie. Cette combinaison aide à contraindre la géométrie de l’étoile et l’orientation de son champ.
Sans biréfringence du vide, les modèles ne parviennent pas à reproduire de façon cohérente l’ensemble des mesures et des contraintes géométriques. L’effet attendu agit comme si le vide imposait deux chemins optiques légèrement différents selon la polarisation. À l’échelle d’un magnétar, cette petite différence peut modifier fortement le signal finalement reçu.
La prudence reste toutefois nécessaire. Il ne s’agit pas d’une expérience de laboratoire où un seul paramètre peut être isolé à volonté. Les conclusions dépendent aussi des modèles d’atmosphère et de magnétosphère utilisés pour interpréter les données. De futures observations polarimétriques, sur ce magnétar et sur d’autres étoiles à neutrons, devront vérifier si la même signature réapparaît dans des configurations différentes.