Vedci navrhli teóriu, ktorá vysvetľuje vznik rádiovej emisie pulzary gravitačnými prechodmi elektrónov.
Skupina ruských astrofyzikov z Národnej výskumnej univerzity informačných technológií, mechaniky a optiky (Petrohrad) vyvinula teóriu na vysvetlenie mechanizmu žiarenia pulzarov v rádiovom dosahu.
Pulsary sa nazývajú kozmickými zdrojmi periodicky sa meniaceho žiarenia (má „pulz“). Môže byť v optickom, röntgenovom, rádiovom a gama rozsahu. Astronómovia veria, že pulzary sú neutrónové hviezdy so silným magnetickým poľom, ktoré je naklonené vzhľadom na os rotácie, takže žiarenie pulzuje. Toto je všeobecný popis, presný mechanizmus rádiovej emisie ešte nebol stanovený.
Článok publikovaný v The Astrophysical Journal výskumnou skupinou pod vedením N. Teplyakov ponúka vysvetlenie, ktoré dobre súhlasí s pozorovanými charakteristikami žiarenia v rádiovom dosahu. Rádiové vyžarovanie z pulzarov má zvláštnosť: vždy sa vyskytuje na rovnakej frekvencii (koherentne).
Existuje niekoľko hypotéz na vysvetlenie mechanizmu žiarenia, ale model vyvinutý petrohradskými vedcami má väčšiu presnosť a jasný fyzikálny význam. Predpokladá sa, že rádiové vlny sú emitované počas prechodu elektrónov medzi energetickými úrovňami, ktoré sa vytvárajú vtedy, keď elektrická dvojvrstva interaguje s gravitačnou príťažlivosťou.
Na hornej „ploche“- alebo „atmosfére“- pulzaru, ktorý sa skladá z plazmy, sa objaví dvojitá vrstva nabitých častíc. Gravitačné pole neutrónovej hviezdy je také silné, že nabité častice sú rozložené v hmote vzhľadom na povrch: silnejšie ióny sú priťahované silnejšie a ľahké elektróny „vznášajú“von. Výsledkom je, že separácia je vytvorená nielen hmotou, ale aj nábojom častíc: vytvára sa dvojitá elektrická vrstva. Na elektróny pôsobia dve sily: na jednej strane sú odrazené od negatívne nabitej vrstvy, na druhej strane existuje silná gravitačná príťažlivosť, takže nemôžu lietať do vesmíru.
Elektróny sa usilujú o stav s minimom potenciálnej energie a spadajú do potenciálnej studne, kde sa tvoria určité viazané energetické stavy. Vzdialenosť medzi energetickými hladinami závisí od gravitačnej sily a priemerne pre pulzary je 1,7 × 10–6 elektrónových voltov, čo zodpovedá rádiovej emisii v 400 megahertzovej oblasti.
Súdržnosť žiarenia sa presne vysvetľuje prechodmi medzi úrovňami: vzdialenosť medzi nimi je konštantná.
Propagačné video:
Je tiež vysvetlená smerová radiácia. Magnetické pole pulzaru je veľmi silné a ovplyvňuje elektróny silnejšie ako gravitačné. Opísaný mechanizmus funguje iba v blízkosti pólov, kde je magnetické pole rovnomerné a nasmerované kolmo na povrch ako magnetické pole. Je tiež potrebné vziať do úvahy hladiny Landau, ktoré môže nabitá častica obsadiť pri pohybe magnetickým poľom. Elektrické pole hviezdy by malo byť nasmerované rovnobežne s povrchom, aby sa predišlo miestnym poruchám v úrovni energie.
Smer elektrického dipólového (ED žiarenie) a magnetického dipólu (MD žiarenie) do pulzaru; vpravo sú uvedené energetické úrovne a prechody medzi nimi, ktoré spôsobujú rôzne typy žiarenia / N. Teplyakov a kol., The Astrophysical Journal.
V dôsledku toho prechody medzi susednými gravitačnými úrovňami v rámci tej istej Landauovej hladiny vedú k elektrickému dipólovému žiareniu, ktoré je rozložené kolmo na smer magnetického poľa, rovnobežne s povrchom neutrónovej hviezdy. Toto žiarenie je lineárne polarizované a má uhlové spektrum v tvare ventilátora.
Druhý možný typ prechodu je medzi gravitačnou a magnetickou úrovňou súčasne. V tomto prípade sa magnetické dipólové žiarenie objaví pozdĺž osi hviezdy, ktorá má eliptickú polarizáciu. Táto možnosť je možná pre pulzary s relatívne slabým magnetickým poľom, menším ako 1011 Gauss, pretože jej implementácia si vyžaduje výrazné naplnenie úrovní Landau.
Teória môže pomôcť vysvetliť situácie, ktoré nie sú štandardom pre rádiové pulzary.
Anton Bugaychuk