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텅 빈 우주가 프리즘처럼 빛을 거른다, 90년 예측 첫 포착 가능성

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초강력 자석별 주변에서 텅 빈 공간이 프리즘처럼 빛을 골라내는 신호가 잡혔다. 1936년 예측된 ‘진공 복굴절’을 직접 본 첫 사례일 수 있다.

지금까지 가장 강한 증거지만 확정 선언은 아니다. 연구진은 같은 별과 다른 자성별을 더 관측해야 한다고 밝혔다.

빈 공간이 어떻게 프리즘이 되나

평소 진공은 빛에 아무 일도 하지 않는 것처럼 보인다. 그러나 극단적인 자기장에서는 빛의 진행 방향에 따라 성질이 달라질 수 있다는 것이 양자전기역학의 예측이다.

무엇을 측정했나

NASA IXPE는 자성별 1E 1547-5408을 140시간 넘게 관측했다. 엑스선의 정렬 정도가 비슷한 천체보다 거의 세 배 높았고, 2.1초 회전에 따라 매끄럽게 변했다.

자성별의 강한 자기장 속에서 엑스선 편광이 달라지는 과정을 그린 그림
진공 복굴절을 설명한 ONEPRESS 생성 이미지다. 실제 관측 사진은 아니다.

다른 설명은 안 되나

별 표면에서 빛이 나오는 일반 모형만으로는 큰 정렬을 만들기 어려웠다. 전파 관측까지 넣은 모의실험은 진공 복굴절이 있어야 관측 패턴을 재현할 수 있었다.

왜 아직 가능성인가

측정과 모형이 강하게 맞지만 우주는 통제된 실험실이 아니다. 추가 IXPE 관측이 같은 패턴을 반복 확인해야 90년 예측의 직접 검출이 굳어진다.

공식 원자료

원자료: NASA IXPE official science release

원자료: Nature original research article

원자료: Rice University research release