Oamenii de știință au propus o teorie care explică formarea emisiilor radio de către pulsars prin tranziții gravitaționale ale electronilor.
Un grup de astrofizicieni ruși de la Universitatea Națională de Cercetare a Tehnologiei Informației, Mecanică și Optică (Sankt Petersburg) a dezvoltat o teorie pentru a explica mecanismul de radiație al pulsarsului din gama radio.
Pulsarsele sunt numite surse cosmice de radiații care se schimbă periodic (are „puls”). Poate fi în domeniul optic, cu raze X, radio și gama. Astronomii cred că pulsars sunt stele neutronice cu un câmp magnetic puternic care este înclinat în raport cu axa de rotație, astfel încât radiațiile pulsează. Aceasta este o descriere generală, mecanismul exact al emisiilor radio nu a fost încă stabilit.
Un articol publicat în The Astrophysical Journal de către un grup de cercetare condus de N. Teplyakov oferă o explicație care este de acord cu caracteristicile observate ale radiațiilor din gama radio. Emisia radio din pulsars are o particularitate: apare întotdeauna la aceeași frecvență (coerent).
Există mai multe ipoteze pentru a explica mecanismul radiațiilor, dar modelul dezvoltat de oamenii de știință din Sankt Petersburg are o precizie mai mare și un sens fizic clar. Se presupune că undele radio sunt emise în timpul tranziției electronilor între nivelurile de energie, care se formează atunci când stratul dublu electric interacționează cu atracția gravitațională.
Un "strat dublu" de particule încărcate apare pe "suprafața" superioară - sau "atmosfera" - a pulsarului, care este compus din plasmă. Câmpul gravitațional al unei stele cu neutroni este atât de puternic încât particulele încărcate sunt distribuite în masă în raport cu suprafața: ionii grei sunt atrași mai puternic și electronii ușori „plutesc” afară. Drept urmare, o separare este formată nu numai de masă, ci și de încărcarea particulelor: se formează un dublu strat electric. Două forțe acționează asupra electronilor: pe de o parte, sunt respinse din stratul încărcat negativ, pe de altă parte, există o puternică atracție gravitațională, deci nu pot zbura în spațiul exterior.
Căutând pentru o stare cu o energie potențială minimă, electronii se încadrează într-un puț potențial, unde se formează anumite stări energetice legate. Distanța dintre nivelurile de energie depinde de puterea gravitației și, în medie, pentru pulsars este de 1,7 × 10–6 volți electroni, ceea ce corespunde emisiilor radio în regiunea de 400 megahertz.
Coerența radiațiilor este explicată tocmai prin tranzițiile dintre niveluri: distanța dintre ele este constantă.
Video promotional:
Este explicată și direcționalitatea radiațiilor. Câmpul magnetic al pulsarului este foarte puternic și afectează mai puternic electronii decât cei gravitaționali. Iar mecanismul descris funcționează numai lângă poli, unde câmpul magnetic este uniform și direcționat perpendicular pe suprafață, ca cel magnetic. De asemenea, este necesar să se țină seama de nivelurile Landau pe care le poate ocupa o particulă încărcată atunci când se trece prin câmpul magnetic. Câmpul electric al stelei trebuie direcționat paralel cu suprafața, pentru a evita perturbările locale ale nivelului de energie.
Direcția radiației dipol electric (ED radiație) și magnet-dipol (radiație MD) într-un pulsar; în partea dreaptă sunt afișate nivelurile de energie și tranzițiile dintre ele, provocând diferite tipuri de radiații / N. Teplyakov și colab., The Astrophysical Journal.
Drept urmare, tranzițiile între nivelurile gravitaționale vecine din același nivel Landau conduc la radiații dipolice electrice distribuite perpendicular pe direcția câmpului magnetic, paralel cu suprafața stelei neutronice. Această radiație este polarizată liniar și are un spectru unghiular în formă de evantai.
Al doilea tip posibil de tranziție este între nivelurile gravitaționale și cele magnetice simultan. În acest caz, radiația magnetică-dipolă apare de-a lungul axei stelei, care are o polarizare eliptică. Această opțiune este posibilă pentru pulsars cu un câmp magnetic relativ slab, mai mic de 1011 Gauss, deoarece implementarea acesteia necesită o umplere semnificativă a nivelurilor Landau.
Teoria poate ajuta la explicarea situațiilor care nu sunt standard pentru pulsars radio.
Anton Bugaychuk
