Para astronom menemukan salah satu bukti terkuat sejauh ini bahwa ruang hampa di alam semesta tidak sepenuhnya kosong dan dapat memengaruhi perjalanan cahaya.

Temuan tersebut berkaitan dengan fenomena vacuum birefringence, yakni prediksi mekanika kuantum yang pertama kali dikemukakan hampir 90 tahun lalu oleh fisikawan Werner Heisenberg.

Menurut teori tersebut, ruang hampa tidak benar-benar kosong. Di dalamnya terdapat "partikel virtual" yang dapat muncul dan menghilang dalam waktu sangat singkat.

Tim peneliti internasional, termasuk Marcus Lower dari Swinburne University of Technology, mencari jejak fenomena tersebut dengan mengamati magnetar 1E 1547.0-5408 atau 1E1547.

Magnetar merupakan jenis bintang neutron langka yang memiliki medan magnet terkuat yang diketahui di alam semesta. Kondisi tersebut menjadikannya laboratorium alami untuk menguji vacuum birefringence.

"Untuk mendeteksi vacuum birefringence dibutuhkan medan magnet lebih dari 100 juta kali lebih kuat daripada apa pun yang pernah kita buat di Bumi," kata Lower, dikutip dari Science Daily.

"Untungnya, alam memberi kita magnetar, yang merupakan laboratorium kosmik sempurna untuk mencari efek ini," lanjutnya.

Para peneliti mengamati 1E1547 menggunakan Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) milik NASA. Pengamatan tersebut didukung teleskop sinar-X NICER di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) serta teleskop radio Murriyang milik badan sains nasional Australia (CSIRO).

Data radio yang dikumpulkan Lower menggunakan Murriyang kemudian dianalisis dengan superkomputer Ngarrgu Tindebeek milik Swinburne.

Peneliti melacak perubahan arah gelombang radio yang dipancarkan magnetar ketika objek tersebut berputar, atau disebut polarisasi.

Hasilnya menunjukkan sumbu magnet dan sumbu rotasi 1E1547 hampir sejajar. Magnetar tersebut juga terlihat hampir tepat dari arah kutubnya.

Kondisi tersebut membuat 1E1547 menjadi objek yang ideal untuk mencari tanda-tanda vacuum birefringence.

Peneliti menemukan dua petunjuk utama. Pertama, sinar-X yang dipancarkan magnetar dan dideteksi IXPE menunjukkan tingkat polarisasi yang sangat tinggi.

Kedua, arah polarisasi sinar-X tetap mengikuti medan magnet 1E1547 dengan pola yang sama seperti yang terlihat dalam pengamatan radio.

"Karena kekuatan medan magnetnya, partikel virtual Heisenberg menjadi sejajar dengan arah medan tersebut," kata Lower.

"Dengan melacak secara cermat arah osilasi gelombang radio dan sinar-X ketika magnetar berputar, tim menemukan bahwa kesejajaran kutub magnet dan rotasi 1E1547 ideal untuk mendeteksi vacuum birefringence," lanjutnya.

Misteri Hampir 90 Tahun

Meski telah diprediksi sejak dekade 1930-an, vacuum birefringence hingga kini belum mendapatkan deteksi yang benar-benar definitif.

Karena itu, para peneliti masih membutuhkan pengamatan tambahan dan simulasi komputer yang lebih maju untuk memastikan sinyal tersebut benar-benar berasal dari vacuum birefringence, bukan proses fisika lain di sekitar magnetar.

Jika interpretasi tersebut terkonfirmasi, temuan ini dapat membantu fisikawan menguji teori kuantum dalam kondisi paling ekstrem di alam semesta.

"Dengan data masa depan dan simulasi terbaru kami, mungkin akhirnya kami dapat menyelesaikan pencarian yang dimulai Heisenberg hampir 90 tahun lalu," ujar Lower.