Geladene Teilchen bewegen sich schneller als Licht durch das Quantenvakuum des Raums, der Pulsare umgibt. Während diese Elektronen und Protonen von Pulsaren fliegen, erzeugen sie die ultraleichten Gammastrahlenblitze, die von den schnell wirbelnden Neutronensternen emittiert werden.
Diese Gammastrahlen, Cherenkov-Emissionen genannt, kommen auch in leistungsstarken Teilchenbeschleunigern auf der Erde vor, wie dem Large Hadron Collider in der Nähe von Genf in der Schweiz. Die Strahlen sind auch die Quelle des bläulich-weißen Glühens im Wasser eines Kernreaktors.
Bisher glaubte jedoch niemand, dass die Pulsaremissionen aus Cherenkov-Strahlung bestehen.
Dies liegt zum Teil an Albert Einsteins berühmter Relativitätstheorie, nach der nichts schneller als Licht im Vakuum reisen kann. Aufgrund dieser Aussagen dachten Wissenschaftler zuvor, dass Cherenkov-Emissionen im Quantenvakuum des Raums, der Pulsare umgibt, nicht auftreten könnten. In diesem Gebiet gibt es größtenteils keine Materie, aber es gibt geisterhafte Quantenteilchen, die in und aus der Existenz flackern.
Bedeutet diese neue Forschung also, dass Einsteins wegweisende Theorie gerade verletzt wurde? Überhaupt nicht, sagte Studienmitautor Dino Jaroszynski, Professor für Physik an der Universität von Strathclyde in Schottland.
Pulsare erzeugen im Quantenvakuum, das die Sterne umgibt, stark elektromagnetische Felder. Diese Felder verzerren oder polarisieren das Vakuum und erzeugen im Wesentlichen Geschwindigkeitsbegrenzungen, die Lichtpartikel verlangsamen, sagte Jaroszynski gegenüber Live Science. Währenddessen rasen geladene Teilchen wie Protonen und Elektronen durch diese Felder und rasen am Licht vorbei.
Wenn geladene Teilchen durch dieses Feld fliegen, verdrängen sie Elektronen auf ihrem Weg und emittieren Strahlung, die sich zu einer elektromagnetischen Welle sammelt. Diese Welle, wie eine optische Version eines Schallknalls, ist laut einer Aussage das, was wir als Gammastrahlenblitz sehen.
Das Team weiß immer noch nicht genau, wie hell diese Gammastrahlenblitze sind, sagte Jaroszynski.
"Was wir wissen, ist, dass unter den richtigen Bedingungen die Vakuum-Cherenkov-Strahlung die Synchrotronstrahlung überstrahlt", fügte er hinzu und bezog sich auf eine andere Art von Strahlung, die von geladenen Teilchen, die sich auf einem gekrümmten Pfad bewegen, von Pulsaren emittiert wird.
Die neuen Erkenntnisse könnten jedoch Auswirkungen über Pulsare hinaus haben, sagten die Forscher.
"Dies ist eine sehr aufregende neue Vorhersage, da sie Antworten auf grundlegende Fragen wie den Ursprung des Gammastrahlenglühens im Zentrum von Galaxien liefern könnte." Jaroszynski sagte in der Erklärung. "Es bietet eine neue Möglichkeit, einige der grundlegendsten Theorien der Wissenschaft zu testen, indem sie an ihre Grenzen gebracht werden."
Die Forscher berichteten über ihre Ergebnisse am 25. April in der Zeitschrift Physical Review Letters.
