A tudósok olyan elméletet javasoltak, amely magyarázza a pulzátorok sugárkibocsátásának az elektronok gravitációs átmenetek általi kialakulását.
Az Orosz Informatikai, Mechanikai és Optikai Kutatási Egyetem (Szentpétervár) orosz asztrofizikusok csoportja elméletet dolgozott ki, amely magyarázza a pulzátorok sugárzásának mechanizmusát a rádiótartományban.
A pulzárokat periodikusan változó sugárzás kozmikus forrásainak nevezzük ("impulzusuk" van). Lehet optikai, röntgen, rádió és gamma tartományban. A csillagászok úgy vélik, hogy a pulzátorok olyan neutroncsillagok, amelyeknek erős mágneses tere van a forgástengelyhez képest megdöntve, tehát a sugárzás pulzál. Ez egy általános leírás, a rádiókibocsátás pontos mechanizmusát még nem sikerült meghatározni.
Az Astrophysical Journal-ban egy, N. Teplyakov vezette kutatócsoport által közzétett cikk magyarázatot ad, amely jól egyetért a sugárzás megfigyelt tulajdonságaival a rádiótartományban. A pulzátorok sugárzásának sajátossága van: mindig ugyanazon a frekvencián (koherensen) fordul elő.
Számos hipotézis magyarázza a sugárzás mechanizmusát, ám a szentpétervári tudósok által kidolgozott modell nagyobb pontossággal és tiszta fizikai jelentéssel bír. Feltételezzük, hogy rádióhullámok bocsátanak ki az elektronok energiaszintek közötti átmenete során, amelyek akkor képződnek, amikor az elektromos kettős réteg kölcsönhatásba lép a gravitációs vonzerővel.
A pulzár felső "felületén" vagy "atmoszférájában" kettős rétegű töltött részecskék jelennek meg, amely plazmából áll. A neutroncsillag gravitációs tere olyan erős, hogy a töltött részecskék eloszlanak a tömegben a felülethez viszonyítva: a nehéz ionok erősebben vonzódnak, és a könnyű elektronok "lebegnek". Ennek eredményeként nemcsak a tömeg, hanem a részecskék töltése is megváltozik: kettős elektromos réteg alakul ki. Két erő hat az elektronokra: egyrészt visszatartják őket a negatív töltésű rétegből, másrészt erőteljes gravitációs vonzerő van, tehát nem tudnak repülni a világűrbe.
A minimális potenciális energiájú állapot elérése érdekében az elektronok potenciállyukba esnek, ahol bizonyos kötött energiaállapotok alakulnak ki. Az energiaszintek közötti távolság a gravitáció erősségétől függ, és az impulzusok átlaga 1,7x10–6 elektronvolta, ami megfelel a rádiókibocsátásnak a 400 megahertz tartományban.
A sugárzás koherenciáját pontosan a szintek közötti átmenetek magyarázzák: a távolság közöttük állandó.
Promóciós videó:
A sugárzás irányultságát is megmagyarázzuk. A pulzár mágneses tere nagyon erős és az elektronokat erősebben befolyásolja, mint a gravitációs. A leírt mechanizmus csak a pólusok közelében működik, ahol a mágneses mező egyenletes és merőleges a felületre, mint a mágneses. Azt is figyelembe kell venni a Landau szintjét, amelyet egy töltött részecske elfoglalhat, ha a mágneses mezőn áthalad. A csillag elektromos mezőjét a felülettel párhuzamosan kell irányítani, hogy elkerülhető legyen az energiaszint helyi zavara.
Az elektromos dipólus (ED sugárzás) és a mágneses dipólus (MD sugárzás) iránya a pulzárba; a jobb oldalon látható az energiaszintek és az átmenetek közöttük, különféle sugárzást okozva / N. Teplyakov et al., The Astrophysical Journal.
Ennek eredményeként a szomszédos gravitációs szintek közötti átmenetek ugyanazon Landau szinten belül elektromos dipólos sugárzást eredményeznek, amely merőlegesen oszlik meg a mágneses tér irányára, párhuzamosan a neutroncsillag felületével. Ez a sugárzás lineárisan polarizált, és ventilátor alakú szög spektrummal rendelkezik.
A lehetséges átmenet a gravitációs és a mágneses szint között egyidejűleg lehetséges. Ebben az esetben a mágneses dipólos sugárzás a csillag tengelye mentén jelenik meg, amelynek elliptikus polarizációja van. Ez az opció olyan viszonylag gyenge, 1011 Gauss-nál alacsonyabb mágneses mezővel rendelkező pulzátorok esetén lehetséges, mivel ennek megvalósításához a Landau szintek jelentős kitöltése szükséges.
Az elmélet segíthet megmagyarázni azokat a helyzeteket, amelyek nem szokásosak a rádióimpulzusokra.
Anton Bugaychuk
