Forskere har foreslået en teori, der forklarer dannelsen af radioemission ved pulsarer gennem tyngdepunktovergange af elektroner.
En gruppe russiske astrofysikere fra National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (Skt. Petersborg) har udviklet en teori til at forklare mekanismen for stråling af pulsarer i radioområdet.
Pulsarer kaldes kosmiske kilder til periodisk skiftende stråling (det har en "puls"). Det kan være inden for det optiske, røntgen-, radio- og gamma-interval. Astronomer mener, at pulsarer er neutronstjerner med et stærkt magnetfelt, der er vippet i forhold til rotationsaksen, så strålingen pulserer. Dette er en generel beskrivelse, den nøjagtige mekanisme for radioemission er endnu ikke fastlagt.
En artikel offentliggjort i The Astrophysical Journal af en forskningsgruppe ledet af N. Teplyakov tilbyder en forklaring, der stemmer godt overens med de observerede træk ved stråling i radioområdet. Radioemission fra pulsarer har en særegenhed: den forekommer altid med samme frekvens (sammenhængende).
Der er adskillige hypoteser til at forklare strålingsmekanismen, men modellen udviklet af St. Petersborg forskere har større nøjagtighed og klar fysisk betydning. Det antages, at radiobølger udsendes under overgangen af elektroner mellem energiniveauer, der dannes, når det elektriske dobbeltlag interagerer med gravitationsattraktion.
Et dobbelt lag med ladede partikler vises på den øverste "overflade" - eller "atmosfære" - af pulsaren, som er sammensat af plasma. Tyngdefeltet for en neutronstjerne er så stærk, at ladede partikler fordeles i masse i forhold til overfladen: tunge ioner tiltrækkes stærkere, og lette elektroner "flyder" ud. Som et resultat dannes en adskillelse ikke kun ved masse, men også ved ladning af partiklerne: et dobbelt elektrisk lag dannes. To kræfter virker på elektronerne: På den ene side afvises de fra det negativt ladede lag, på den anden er der en kraftig tyngdepunkt, så de ikke kan flyve ind i det ydre rum.
Stræben efter en tilstand med et minimum af potentiel energi, elektroner falder ind i en potentiel brønd, hvor visse bundne energitilstander dannes. Afstanden mellem energiniveauerne afhænger af tyngdekraften og i gennemsnit for pulsarer er 1,7 × 10−6 elektron volt, hvilket svarer til radioemission i 400 megahertz-regionen.
Kohærensen af stråling forklares nøjagtigt af overgangene mellem niveauer: afstanden mellem dem er konstant.
Salgsfremmende video:
Strålingens retningsbestemmelse forklares også. Pulsars magnetfelt er meget kraftfuldt og påvirker elektroner stærkere end tyngdekraften. Og den beskrevne mekanisme fungerer kun i nærheden af polerne, hvor magnetfeltet er ensartet og rettet vinkelret på overfladen, ligesom den magnetiske. Det er også nødvendigt at tage hensyn til de Landau-niveauer, som en ladet partikel kan optage, når den bevæger sig over magnetfeltet. Stjernens elektriske felt skal rettes parallelt med overfladen for at undgå lokale forstyrrelser i energiniveauet.
Retning af elektrisk dipol (ED-stråling) og magnetisk-dipol (MD-stråling) til en pulsar; til højre vises energiniveauer og overgange mellem dem, hvilket forårsager forskellige strålingstyper / N. Teplyakov et al., The Astrophysical Journal.
Som et resultat fører overgangene mellem tilstødende tyngdepunktniveauer inden for det samme Landau-niveau til elektrisk dipolstråling fordelt vinkelret på magnetfeltets retning, parallelt med overfladen af neutronstjernen. Denne stråling er lineært polariseret og har et vifteformet vinkelspektrum.
Den anden mulige type overgang er mellem gravitations- og magnetniveauer samtidigt. I dette tilfælde vises magnetisk dipolstråling langs stjernens akse, som har en elliptisk polarisering. Denne mulighed er mulig for pulsarer med et relativt svagt magnetfelt, mindre end 1011 Gauss, da dens implementering kræver en betydelig udfyldning af Landau-niveauerne.
Teorien kan hjælpe med at forklare situationer, der ikke er standard for radiopulsarer.
Anton Bugaychuk