L’espace vide n’est pas aussi vide qu’il n’y paraît
Une nouvelle étude sur les signaux d’une étoile morte suggère que des champs magnétiques extrêmes peuvent modifier les propriétés du vide, faisant ainsi agir l’espace apparemment vide comme un prisme et changeant la manière dont la lumière y voyage. Cette recherche, dirigée par Rachael Stewart, étudiante en physique à l’Université George Washington, fournit ce qui est considéré comme la preuve la plus solide à ce jour d’un effet prédit il y a 90 ans.
En 1936, le physicien allemand Werner Heisenberg et son étudiant Hans Euler avaient proposé que l’espace n’est jamais véritablement vide, mais plutôt un océan bouillonnant de « particules virtuelles » — électrons et leurs antiparticules, positrons — qui apparaissent et disparaissent, interagissant brièvement avec leur environnement.
Cette « écume subatomique » est une conséquence de la mécanique quantique et reste invisible dans des conditions ordinaires. Cependant, la théorie prévoit qu’un champ magnétique extrêmement puissant, comme celui d’un magnétar, peut influencer le mouvement de la lumière, causant un alignement plus fort des vagues lumineuses dans une direction spécifique, un effet connu sous le nom de « birefringence du vide ».
Pour détecter cet effet, un champ magnétique d’une intensité supérieure à 100 millions de fois tout ce qui a été créé sur Terre est requis. Marcus Lower, astrophysicien à l’Université de Swinburne, a déclaré que la nature a fourni des magnétars, qui sont des laboratoires cosmiques idéaux pour rechercher cet effet.
Les magnétars, vestiges d’étoiles massives explosées, possèdent les champs magnétiques les plus puissants connus dans l’univers. Ils sont parmi les rares objets célestes capables de générer des champs suffisamment forts pour révéler la birefringence du vide, offrant ainsi un environnement extrême pour tester la physique dans des conditions impossibles à reproduire sur Terre.
Des aperçus de ce phénomène ont été observés par le passé, mais sans preuve concluante. En 2017, des chercheurs utilisant le Very Large Telescope au Chili ont observé des indices de polarisation autour d’une étoile à neutrons appelée RX J1856.5-3754, située à environ 400 années-lumière de la Terre.
La recherche récente a été menée en mars et avril 2025, lorsque les chercheurs ont observé le magnétar 1E 1547-5408, qui tourne toutes les deux secondes et émet des ondes radio de manière continue. Les données ont été complétées par des observations d’un télescope à rayons X à bord de la Station Spatiale Internationale, ainsi que du télescope radio Murriyang en Australie.
Les résultats indiquent que les rayons X captés par l’IXPE étaient presque trois fois plus polarisés que ceux de sources similaires, et la polarisation s’alignait avec le champ magnétique de l’étoile, laissant la birefringence du vide comme seule explication cohérente.
Ce travail de recherche, publié le 5 août dans la revue Nature, pourrait ouvrir la voie à de futures missions pour confirmer ces découvertes et enrichir notre compréhension de la nature de la réalité.
Source : Nature
