Учените предложиха теория, която обяснява образуването на радиоизлъчване от пулсари чрез гравитационни преходи на електрони.
Група руски астрофизици от Националния изследователски университет по информационни технологии, механика и оптика (Санкт Петербург) разработи теория, обясняваща механизма на излъчване на пулсари в радиочестотата.
Пулсарите се наричат космически източници на периодично променяща се радиация (има „импулс“). Може да бъде в оптичния, рентгеновия, радио и гама диапазона. Астрономите смятат, че пулсарите са неутронни звезди със силно магнитно поле, което е наклонено по отношение на оста на въртене, така че излъчването пулсира. Това е общо описание, точният механизъм на радиоизлъчване все още не е установен.
Статия, публикувана в The Astrophysical Journal от изследователска група, ръководена от Н. Тепляков, предлага обяснение, което е добре съгласувано с наблюдаваните особености на радиацията в радиочестотата. Радиоизлъчването от пулсари има една особеност: тя винаги се случва с една и съща честота (съгласувано).
Има няколко хипотези, които обясняват механизма на радиация, но моделът, разработен от учени от Санкт Петербург, има по-голяма точност и ясен физически смисъл. Предполага се, че радиовълните се излъчват по време на прехода на електрони между енергийните нива, които се образуват, когато електрическият двоен слой взаимодейства с гравитационното привличане.
На горната "повърхност" - или "атмосфера" - на пулсара, който е съставен от плазма, се появява двоен слой от заредени частици. Гравитационното поле на неутронна звезда е толкова силно, че заредените частици се разпределят върху масата спрямо повърхността: тежките йони се привличат по-силно, а леките електрони „изплуват“навън. В резултат на това се отделя не само по маса, но и от заряда на частиците: образува се двоен електрически слой. Две сили действат върху електроните: от една страна, те са отблъснати от отрицателно заредения слой, от друга, има мощно гравитационно привличане, така че те не могат да летят в космическото пространство.
Стремейки се към състояние с минимум потенциална енергия, електроните попадат в потенциален кладенец, където се образуват определени свързани енергийни състояния. Разстоянието между енергийните нива зависи от силата на гравитацията и средно за пулсарите е 1,7 × 10–6 електронни волта, което съответства на радио излъчването в 400 мегагерцовия регион.
Кохерентността на радиацията се обяснява именно с преходите между нивата: разстоянието между тях е постоянно.
Промоционално видео:
Посочена е и посоката на излъчване. Магнитното поле на пулсара е много мощно и влияе на електроните по-силно от гравитационните. А описаният механизъм работи само в близост до полюсите, където магнитното поле е равномерно и насочено перпендикулярно на повърхността, като магнитното. Необходимо е също така да се вземат предвид нивата на Ландау, които заредена частица може да заема при движение през магнитното поле. Електрическото поле на звездата трябва да бъде насочено успоредно на повърхността, за да се избегнат локални смущения в енергийните нива.
Посока на електрическо диполно (ЕД излъчване) и магнитно-диполно (МД излъчване) излъчване в пулсар; вдясно са показани енергийни нива и преходи между тях, причинявайки различни видове радиация / Н. Тепляков и др., The Astrophysical Journal.
В резултат на това преходите между съседни гравитационни нива в рамките на същото ниво на Ландау водят до електрическо диполно лъчение, разпределено перпендикулярно на посоката на магнитното поле, успоредно на повърхността на неутронната звезда. Това излъчване е линейно поляризирано и има вентилаторен ъглов спектър.
Вторият възможен тип преход е между гравитационните и магнитните нива едновременно. В този случай се появява магнитно-диполно лъчение по оста на звездата, което има елиптична поляризация. Тази опция е възможна за пулсари със сравнително слабо магнитно поле, по-малко от 1011 Гаус, тъй като прилагането му изисква значително запълване на нивата на Ландау.
Теорията може да помогне да се обяснят ситуации, които не са стандартни за радиопулсарите.
Антон Бугайчук