Der leere Raum ist womöglich gar nicht leer. Bereits im Jahr 1936 sagte Werner Heisenberg vorher, dass das Vakuum von virtuellen Teilchen wimmelt, die in extrem starken Magnetfeldern das Licht selbst verändern müssten. Fast 90 Jahre lang entzog sich dieser Effekt jedem Nachweis, weil kein Labor der Erde solche Felder erzeugen kann. Nun liefert ausgerechnet ein Magnetstern in über 13.000 Lichtjahren Entfernung die bislang stärksten Belege für die kuriose Vorhersage.
Die Quantenelektrodynamik zeichnet ein Bild des Vakuums, das der Alltagserfahrung radikal widerspricht. Nach den Berechnungen von Heisenberg und seinem Mitarbeiter Hans Euler ist selbst der perfekt leere Raum von virtuellen Teilchenpaaren erfüllt, die für unmessbar kurze Momente entstehen und wieder verschwinden. Normalerweise bleibt dieses Brodeln völlig unsichtbar. In einem extrem starken Magnetfeld jedoch sollten sich die virtuellen Teilchen entlang der Feldlinien ausrichten und das Vakuum dadurch in eine Art durchsichtigen Kristall verwandeln, der Licht je nach Schwingungsrichtung unterschiedlich bricht. Physiker nennen diesen Effekt Vakuum-Doppelbrechung. Das Problem: Um ihn nachzuweisen, braucht es Magnetfelder, die nach Angaben der beteiligten Forscher mehr als 100 Millionen Mal stärker sind als alles, was je auf der Erde erzeugt wurde.
Solche Bedingungen existieren nur an einem Ort im Universum, nämlich in der Umgebung von Magnetaren. Diese seltene Klasse von Neutronensternen vereint die Masse einer Sonne in einer Kugel von der Größe einer Stadt und besitzt die stärksten bekannten Magnetfelder des Kosmos. Ein internationales Astronomenteam, dem unter anderem Marcus Lower von der australischen Swinburne University of Technology angehört, nahm deshalb den Magnetstern 1E 1547.0-5408 ins Visier, der mehr als 13.000 Lichtjahre entfernt liegt, sich alle 2,1 Sekunden einmal um die eigene Achse dreht und ein Magnetfeld trägt, das über eine Billion Mal stärker ist als das der Erde. Für die Physik ist ein solches Objekt ein kostenloses Extremlabor, das sich auf der Erde niemals nachbauen ließe.
Für ihre Analyse kombinierten die Forscher mehrere Observatorien zu einer weltweit einmaligen Messkampagne. Das NASA-Weltraumteleskop IXPE bestimmte die Polarisation der Röntgenstrahlung, das Instrument NICER auf der Internationalen Raumstation lieferte ergänzende Daten, und das australische Parkes-Radioteleskop Murriyang verfolgte parallel die Radiowellen des Sterns, wie die Forschungsorganisation CSIRO berichtet. Über 140 Beobachtungsstunden im Frühjahr 2025 kamen so zusammen, die erste koordinierte Messung der Radio- und Röntgenpolarisation eines Magnetars überhaupt. Die Polarisation beschreibt dabei die Schwingungsrichtung des Lichts, und genau in ihr sollte sich das veränderte Vakuum verraten.
Die Ergebnisse fielen deutlicher aus als erhofft. Die Röntgenstrahlung des Magnetsterns erwies sich als außergewöhnlich stark polarisiert, in einem der beiden Strahlungskegel zu rund 40 Prozent, im anderen sogar zu etwa 80 Prozent, fast das Dreifache vergleichbarer Objekte. Herkömmliche Modelle der Strahlung von Neutronensternoberflächen können eine derart hohe Ordnung nicht erklären. Zudem blieb die Schwingungsrichtung während der Rotation des Sterns starr an die Ausrichtung des Magnetfelds gekoppelt und folgte exakt dem Verhalten der Radiowellen. Genau dieses Muster erwartet die Theorie, wenn das magnetisierte Vakuum wie ein ausrichtender Filter auf das Licht wirkt, wie das Team in der Fachzeitschrift Nature darlegt. Die Geometrie erwies sich dabei als Glücksfall, denn die Lage von Magnet- und Rotationsachse des Sterns ist für den Nachweis nahezu ideal.
Trotz der eindrucksvollen Daten bleibt das Team vorsichtig und spricht von möglichen ersten Anzeichen statt von einem endgültigen Beweis. Denn in der chaotischen Magnetosphäre eines Magnetsterns laufen zahlreiche Prozesse ab, die Polarisationsmuster erzeugen oder verändern können. Um die Signatur der Vakuum-Doppelbrechung zweifelsfrei von solchen Alternativen zu trennen, sind weitere Beobachtungen und verfeinerte Computersimulationen nötig, an denen die Gruppe bereits arbeitet. Lower zeigt sich dennoch zuversichtlich, dass sich die von Heisenberg vor fast 90 Jahren begonnene Suche mit den kommenden Daten abschließen lässt. Gelingt der endgültige Nachweis, wäre eine der letzten großen unbestätigten Vorhersagen der Quantenelektrodynamik eingelöst, und der scheinbar leere Raum hätte offiziell den Status einer physikalischen Substanz, die das Licht der Sterne auf seinem Weg zur Erde formt.
Nature, Vacuum birefringence and the polarized X-ray emission from a radio magnetar; doi:10.1038/s41586-026-10859-z