Forskere har foreslått en teori som forklarer dannelsen av radioutslipp fra pulsarer gjennom gravitasjonsoverganger av elektroner.
En gruppe russiske astrofysikere fra National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (St. Petersburg) har utviklet en teori for å forklare mekanismen for stråling av pulsarer i radioområdet.
Pulsarer kalles kosmiske kilder for periodisk skiftende stråling (den har en "puls"). Det kan være innen optisk, røntgen, radio og gamma. Astronomer mener at pulsarer er nøytronstjerner med et sterkt magnetfelt som vippes i forhold til rotasjonsaksen, så strålingen pulserer. Dette er en generell beskrivelse. Den nøyaktige mekanismen for radioutslipp er ennå ikke etablert.
En artikkel publisert i The Astrophysical Journal av en forskergruppe ledet av N. Teplyakov tilbyr en forklaring som stemmer godt overens med de observerte funksjonene ved stråling i radioområdet. Radioutslipp fra pulsarer har en særegenhet: det skjer alltid med samme frekvens (koherent).
Det er flere hypoteser som forklarer strålingsmekanismen, men modellen utviklet av St. Petersburg-forskere har større nøyaktighet og tydelig fysisk betydning. Det antas at radiobølger blir avgitt under overgangen av elektroner mellom energinivåer, som dannes når det elektriske dobbeltlaget samvirker med gravitasjonsattraksjonen.
Et dobbelt lag med ladede partikler vises på den øvre "overflaten" - eller "atmosfæren" - av pulsaren, som er sammensatt av plasma. Tyngdefeltet til en nøytronstjerne er så sterkt at ladede partikler er fordelt over massen i forhold til overflaten: tunge ioner tiltrekkes sterkere, og lette elektroner "flyter" ut. Som et resultat dannes en separasjon ikke bare av masse, men også av ladningen av partiklene: et dobbelt elektrisk lag dannes. To krefter virker på elektronene: på den ene siden blir de frastøtt fra det negativt ladede laget, på den andre er det en kraftig gravitasjonsattraksjon, slik at de ikke kan fly inn i det ytre rom.
Streber etter en tilstand med et minimum av potensiell energi, faller elektroner inn i en potensiell brønn, hvor visse bundne energitilstander dannes. Avstanden mellom energinivåene avhenger av tyngdekraften og i gjennomsnitt for pulsarer er 1,7 × 10−6 elektron volt, noe som tilsvarer radioutslipp i 400 megahertz-regionen.
Koherensen av stråling forklares nøyaktig av overgangene mellom nivåene: avstanden mellom dem er konstant.
Salgsfremmende video:
Strålingens retning er også forklart. Pulsars magnetfelt er veldig kraftig og påvirker elektroner sterkere enn gravitasjonsfelt. Og den beskrevne mekanismen fungerer bare i nærheten av polene, der magnetfeltet er ensartet og rettet vinkelrett på overflaten, som det magnetiske. Det er også nødvendig å ta hensyn til Landau-nivåene som en ladet partikkel kan oppta når du beveger seg over magnetfeltet. Det elektriske feltet til stjernen skal rettes parallelt med overflaten for å unngå lokale forstyrrelser i energinivået.
Retning av elektrisk dipol (ED-stråling) og magnetisk-dipol (MD-stråling) til en pulsar; til høyre vises energinivåer og overganger mellom dem, forårsaker forskjellige strålingstyper / N. Teplyakov et al., The Astrophysical Journal.
Som et resultat fører overgangene mellom tilstøtende gravitasjonsnivåer innenfor det samme Landau-nivået til elektrisk dipolstråling fordelt vinkelrett på retningen til magnetfeltet, parallelt med overflaten til nøytronstjernen. Denne strålingen er lineært polarisert og har et vifteformet vinkelspektrum.
Den andre mulige typen overgang er mellom gravitasjons- og magnetiske nivåer samtidig. I dette tilfellet vises magnetisk dipolstråling langs stjernens akse, som har en elliptisk polarisering. Dette alternativet er mulig for pulsarer med et relativt svakt magnetfelt, mindre enn 1011 Gauss, siden implementeringen av dette krever en betydelig fylling av Landau-nivåene.
Teorien kan bidra til å forklare situasjoner som ikke er standard for radiopulsarer.
Anton Bugaychuk
