Znanstvenici su predložili teoriju koja objašnjava stvaranje radio-emisije pulsarima gravitacijskim prijelazima elektrona.
Skupina ruskih astrofizičara s Nacionalnog istraživačkog sveučilišta za informacijske tehnologije, mehaniku i optiku (Sankt Peterburg) razvila je teoriju koja objašnjava mehanizam zračenja pulsara u radijskom rasponu.
Pulsari se nazivaju kozmičkim izvorima zračenja koji se periodično mijenja (ima „puls“). Može biti u optičkom, rendgenskom, radio i gama rasponu. Astronomi vjeruju da su pulsari neutronske zvijezde s jakim magnetskim poljem koje je nagnuto s obzirom na os rotacije, pa zračenje pulsira. Ovo je opći opis, još nije utvrđen točan mehanizam radio-emisije.
Članak koji je u časopisu The Astrophysical Journal objavila istraživačka skupina na čelu s N. Teplyakov nudi objašnjenje koje se dobro podudara sa uočenim značajkama zračenja u radijskom rasponu. Radio emisija iz pulsara ima osobinu: ona se uvijek odvija istom frekvencijom (koherentno).
Postoji nekoliko hipoteza za objašnjenje mehanizma zračenja, ali model koji su razvili znanstvenici iz Sankt Peterburga ima veću točnost i jasno fizičko značenje. Pretpostavlja se da se radio valovi emitiraju tijekom prijelaza elektrona između energetskih razina, koji se formiraju kada električni dvoslojni sloj djeluje s gravitacijskim privlačenjem.
Dvostruki sloj nabijenih čestica pojavljuje se na gornjoj "površini" - ili "atmosferi" - pulsara, sastavljenoj od plazme. Gravitacijsko polje neutronske zvijezde je toliko jako da se nabijene čestice raspodjeljuju u masi u odnosu na površinu: teški ioni privlače se jače, a laki elektroni "lebde" van. Kao rezultat, nastaje razdvajanje ne samo mase, već i naboja čestica: stvara se dvostruki električni sloj. Na elektrone djeluju dvije sile: s jedne strane se odbijaju od negativno nabijenog sloja, s druge strane postoji snažna gravitaciona privlačnost, tako da ne mogu letjeti u svemir.
Težeći stanju s najmanje potencijale energije, elektroni padaju u potencijalno jamstvo, gdje se formiraju određena vezana energetska stanja. Udaljenost između energetskih razina ovisi o jačini gravitacije, a za pulsar prosječno iznosi 1,7 × 10–6 elektron-volti, što odgovara radio emisiji u 400 megaherc-regiji.
Koherencija zračenja objašnjava se upravo prijelazima između razina: udaljenost između njih je konstantna.
Promotivni video:
Objašnjenje zračenja također je objašnjeno. Pulsarsko magnetsko polje vrlo je snažno i utječe na elektrone jače od gravitacijskog. I opisani mehanizam djeluje samo u blizini polova, gdje je magnetsko polje jednoliko i usmjereno okomito na površinu, poput magnetskog. Također je potrebno uzeti u obzir Landau razine koje nabijena čestica može zauzeti pri kretanju preko magnetskog polja. Električno polje zvijezde treba biti usmjereno paralelno s površinom kako bi se izbjegli lokalni poremećaji u razinama energije.
Smjer električnog dipola (ED zračenja) i magnetsko-dipolnog (MD zračenja) zračenja u pulsar; s desne strane prikazane su razine energije i prijelazi između njih, što izaziva različite vrste zračenja / N. Teplyakov i sur., The Astrophysical Journal.
Kao rezultat, prijelazi između susjednih gravitacijskih razina unutar iste razine Landaua dovode do električnog dipolnog zračenja raspoređenog okomito na smjer magnetskog polja, paralelno s površinom neutronske zvijezde. Ovo zračenje je linearno polarizirano i ima kutni spektar u obliku ventilatora.
Druga moguća vrsta prijelaza je između gravitacijske i magnetske razine istovremeno. U tom se slučaju magnetsko-dipolno zračenje pojavljuje duž osi zvijezde, koja ima eliptičnu polarizaciju. Ova je opcija moguća za pulsare s relativno slabim magnetskim poljem manjim od 1011 Gaussa, jer njegova primjena zahtijeva značajno popunjavanje Landauovih razina.
Teorija može pomoći objasniti situacije koje nisu standardne za radio pulsare.
Anton Bugaychuk