Znanstveniki so predlagali teorijo, ki pojasnjuje nastajanje radijske emisije s pulsari s pomočjo gravitacijskih prehodov elektronov.
Skupina ruskih astrofizikov z Nacionalne raziskovalne univerze za informacijske tehnologije, mehaniko in optiko (Sankt Peterburg) je razvila teorijo, ki pojasnjuje mehanizem sevanja pulsarjev v radijskem območju.
Pulsarji se imenujejo kozmični viri občasno spreminjajočega sevanja (ima "impulz"). Lahko je v optičnem, rentgenskem, radijskem in gama območju. Astronomi verjamejo, da so pulsarji nevtronske zvezde z močnim magnetnim poljem, ki se nagiba glede na os vrtenja, zato sevanje pulzira. To je splošen opis, natančen mehanizem radijske oddaje še ni določen.
Članek, ki ga je v The Astrophysical Journal objavila raziskovalna skupina pod vodstvom N. Teplyakov, ponuja razlago, ki se dobro ujema z opaženimi značilnostmi sevanja v radijskem območju. Radijska oddaja pulsarjev ima posebnost: vedno se pojavlja na isti frekvenci (skladno).
Obstaja več hipotez, ki pojasnjujejo mehanizem sevanja, vendar ima model, ki so ga razvili znanstveniki iz Sankt Peterburga, večjo natančnost in jasen fizični pomen. Domnevamo, da se radijski valovi oddajajo med prehodom elektronov med energijskimi nivoji, ki nastanejo, ko električni dvojni sloj posega v gravitacijsko privlačnost.
Na zgornji "površini" ali "atmosferi" - pulsarja, ki je sestavljen iz plazme, se pojavi dvojna plast nabitih delcev. Gravitacijsko polje nevtronske zvezde je tako močno, da se nabiti delci porazdelijo v masi glede na površino: težji ioni se privlačijo močneje in lahki elektroni "plavajo" ven. Posledično nastane ločitev ne samo po masi, temveč tudi po naboju delcev: nastane dvojna električna plast. Na elektrone delujeta dve sili: na eni strani se odbijajo od negativno nabiti plasti, na drugi strani pa je močna gravitacijska privlačnost, zato ne morejo leteti v vesolje.
Prizadevajući za stanje z najmanj potencialne energije, elektroni padejo v potencialno jamico, kjer se oblikujejo določena vezana energetska stanja. Razdalja med energijskimi nivoji je odvisna od jakosti gravitacije in v povprečju za pulsarje znaša 1,7 × 10–6 elektron voltov, kar ustreza radijski emisiji v območju 400 megahercev.
Koherenca sevanja je razložena natančno s prehodi med nivoji: razdalja med njimi je konstantna.
Promocijski video:
Pojasnjena je tudi usmeritev sevanja. Magnetno polje pulsarja je zelo močno in vpliva na elektrone močneje kot gravitacijsko. In opisani mehanizem deluje le v bližini polov, kjer je magnetno polje enakomerno in usmerjeno pravokotno na površino, kot magnetno. Upoštevati je treba tudi vrednosti Landaua, ki jih lahko napolnjeni delci zasedejo med premikanjem po magnetnem polju. Električno polje zvezde je treba usmeriti vzporedno s površino, da se izognemo lokalnim motnjam v ravni energije.
Usmeritev električnega dipola (ED-sevanje) in magnetno-dipolnega (MD-sevanja) sevanja v pulsar; na desni so prikazani nivoji energije in prehodi med njimi, ki povzročajo različne vrste sevanja / N. Teplyakov in sod., The Astrophysical Journal.
Zaradi tega prehodi med sosednjimi gravitacijskimi ravnmi znotraj iste Landauove ravni vodijo do električnega dipolnega sevanja, razporejenega pravokotno na smer magnetnega polja, vzporedno s površino nevtronske zvezde. To sevanje je linearno polarizirano in ima kotni spekter v obliki ventilatorja.
Druga možna vrsta prehoda je med gravitacijskim in magnetnim nivojem hkrati. V tem primeru se vzdolž osi zvezde pojavi magnetno-dipolno sevanje, ki ima eliptično polarizacijo. Ta možnost je mogoča za pulsarje z razmeroma šibkim magnetnim poljem, manjšim od 1011 Gauss, saj njegova izvedba zahteva znatno polnjenje vrednosti Landau.
Teorija lahko pomaga razložiti situacije, ki niso standardne za radio pulsere.
Anton Bugaychuk