Vědci navrhli teorii, která vysvětluje vznik rádiového vyzařování pulsary pomocí gravitačních přechodů elektronů.
Skupina ruských astrofyziků z Národní výzkumné univerzity informačních technologií, mechaniky a optiky (St. Petersburg) vyvinula teorii vysvětlující mechanismus záření pulsarů v rádiovém dosahu.
Pulsary se nazývají kosmické zdroje periodicky se měnícího záření (má „puls“). Může být v optickém, rentgenovém, rádiovém a gama rozsahu. Astronomové věří, že pulsary jsou neutronové hvězdy se silným magnetickým polem, které je nakloněno vzhledem k ose rotace, takže záření pulzuje. Toto je obecný popis, přesný mechanismus radiační emise nebyl dosud stanoven.
Článek publikovaný v The Astrophysical Journal výzkumnou skupinou vedenou N. Teplyakovem nabízí vysvětlení, které dobře souhlasí s pozorovanými vlastnostmi záření v rádiovém dosahu. Radiová emise z pulsarů má zvláštnost: vždy se vyskytuje na stejné frekvenci (koherentně).
Existuje několik hypotéz, které vysvětlují mechanismus záření, ale model vyvinutý vědci z Petrohradu má větší přesnost a jasný fyzický význam. Předpokládá se, že rádiové vlny jsou emitovány během přechodu elektronů mezi úrovněmi energie, které se vytvářejí, když elektrická dvojitá vrstva interaguje s gravitační přitažlivostí.
Na horní „povrchové“nebo „atmosféře“pulsaru, který je složen z plazmy, se objevuje dvojitá vrstva nabitých částic. Gravitační pole neutronové hvězdy je tak silné, že nabité částice jsou rozloženy v hmotnosti vzhledem k povrchu: těžké ionty jsou přitahovány silněji a lehké elektrony „vznášejí“. Výsledkem je, že se separace vytvoří nejen hmotou, ale také nábojem částic: vytvoří se dvojitá elektrická vrstva. Na elektrony působí dvě síly: na jedné straně jsou odrazeny od negativně nabité vrstvy, na druhé straně existuje silná gravitační přitažlivost, takže nemohou létat do vesmíru.
Při snaze o stav s minimem potenciální energie spadají elektrony do potenciální studny, kde se vytvářejí určité vázané energetické stavy. Vzdálenost mezi energetickými hladinami závisí na síle gravitace a průměrně u pulsarů je 1,7 × 10–6 elektronových voltů, což odpovídá radiové emisi v oblasti 400 megahertzů.
Soudržnost záření je přesně vysvětlena přechody mezi úrovněmi: vzdálenost mezi nimi je konstantní.
Propagační video:
Rovněž je vysvětlena směrovost záření. Magnetické pole pulsaru je velmi silné a ovlivňuje elektrony silněji než gravitační. Popsaný mechanismus funguje pouze poblíž pólů, kde je magnetické pole rovnoměrné a směřuje kolmo k povrchu, jako je magnetické. Rovněž je nutné vzít v úvahu hladiny Landau, které může nabitá částice obsáhnout při pohybu přes magnetické pole. Elektrické pole hvězdy by mělo být nasměrováno rovnoběžně s povrchem, aby se zabránilo místním poruchám v úrovni energie.
Směr elektrického dipólního (ED záření) a magneticko-dipólního (MD záření) záření do pulsaru; vpravo jsou znázorněny energetické hladiny a přechody mezi nimi, způsobující různé typy záření / N. Teplyakov a kol., The Astrophysical Journal.
V důsledku toho přechody mezi sousedními gravitačními úrovněmi ve stejné Landauově úrovni vedou k elektrickému dipólovému záření distribuovanému kolmo ke směru magnetického pole, rovnoběžně s povrchem neutronové hvězdy. Toto záření je lineárně polarizované a má úhlové spektrum ve tvaru ventilátoru.
Druhý možný typ přechodu je mezi gravitační a magnetickou úrovní současně. V tomto případě se objevuje magneticko-dipólové záření podél osy hvězdy, která má eliptickou polarizaci. Tato varianta je možná pro pulsary s relativně slabým magnetickým polem, méně než 1011 Gauss, protože její implementace vyžaduje značné naplnění úrovní Landau.
Teorie může pomoci vysvětlit situace, které nejsou pro rádiové pulsary standardní.
Anton Bugaychuk