Para ilmuwan telah mengajukan teori yang menjelaskan pembentukan emisi radio oleh pulsar melalui transisi gravitasi elektron.
Sekelompok astrofisikawan Rusia dari Universitas Riset Nasional Teknologi Informasi, Mekanika, dan Optik (St. Petersburg) telah mengembangkan teori yang menjelaskan mekanisme radiasi pulsar dalam jangkauan radio.
Pulsar disebut sumber kosmik dari radiasi yang berubah secara berkala (memiliki "denyut"). Bisa dalam rentang optik, sinar-X, radio, dan gamma. Para astronom percaya bahwa pulsar adalah bintang neutron dengan medan magnet kuat yang miring terhadap sumbu rotasi, sehingga radiasinya berdenyut. Ini adalah gambaran umum, mekanisme pasti emisi radio belum ditetapkan.
Sebuah artikel yang diterbitkan dalam The Astrophysical Journal oleh kelompok penelitian yang dipimpin oleh N. Teplyakov menawarkan penjelasan yang sesuai dengan ciri-ciri radiasi yang diamati dalam jangkauan radio. Emisi radio dari pulsar memiliki kekhasan: selalu terjadi pada frekuensi yang sama (koheren).
Ada beberapa hipotesis untuk menjelaskan mekanisme radiasi, tetapi model yang dikembangkan oleh ilmuwan St. Petersburg memiliki akurasi yang lebih tinggi dan makna fisik yang jelas. Diasumsikan bahwa gelombang radio dipancarkan selama transisi elektron antar tingkat energi, yang terbentuk ketika lapisan ganda listrik berinteraksi dengan tarikan gravitasi.
Lapisan ganda partikel bermuatan muncul di "permukaan" atas - atau "atmosfer" - pulsar, yang terdiri dari plasma. Medan gravitasi bintang neutron begitu kuat sehingga partikel bermuatan didistribusikan dalam massa relatif terhadap permukaan: ion berat tertarik lebih kuat, dan elektron ringan "melayang" keluar. Akibatnya, pemisahan tidak hanya dibentuk oleh massa, tetapi juga oleh muatan partikel: lapisan listrik ganda terbentuk. Dua gaya bekerja pada elektron: di satu sisi, mereka ditolak dari lapisan yang bermuatan negatif, di sisi lain, ada tarikan gravitasi yang kuat, sehingga mereka tidak bisa terbang ke luar angkasa.
Berjuang untuk keadaan dengan energi potensial minimum, elektron jatuh ke dalam sumur potensial, di mana keadaan energi terikat tertentu terbentuk. Jarak antara tingkat energi bergantung pada kekuatan gravitasi dan rata-rata untuk pulsar adalah 1,7 × 10−6 elektron volt, yang sesuai dengan emisi radio di wilayah 400 megahertz.
Koherensi radiasi dijelaskan secara tepat oleh transisi antar level: jarak di antara mereka konstan.
Video promosi:
Arah radiasi juga dijelaskan. Medan magnet pulsar sangat kuat dan mempengaruhi elektron lebih kuat daripada gravitasi. Dan mekanisme yang dijelaskan hanya bekerja di dekat kutub, di mana medan magnet seragam dan diarahkan tegak lurus ke permukaan, seperti medan magnet. Penting juga untuk memperhitungkan level Landau yang dapat ditempati oleh partikel bermuatan ketika bergerak melintasi medan magnet. Medan listrik bintang harus diarahkan sejajar dengan permukaan untuk menghindari gangguan lokal pada tingkat energi.
Arah radiasi dipol listrik (radiasi ED) dan radiasi dipol magnet (radiasi MD) ke dalam pulsar; di sebelah kanan diperlihatkan tingkat energi dan transisi di antara mereka, menyebabkan berbagai jenis radiasi / N. Teplyakov et al., The Astrophysical Journal.
Akibatnya, transisi antara tingkat gravitasi yang bertetangga dalam tingkat Landau yang sama menyebabkan radiasi dipol listrik yang didistribusikan secara tegak lurus ke arah medan magnet, sejajar dengan permukaan bintang neutron. Radiasi ini terpolarisasi secara linier dan memiliki spektrum sudut berbentuk kipas.
Jenis transisi kedua yang mungkin adalah antara tingkat gravitasi dan magnet secara bersamaan. Dalam hal ini, radiasi dipol magnet muncul di sepanjang sumbu bintang, yang memiliki polarisasi elips. Opsi ini dimungkinkan untuk pulsar dengan medan magnet yang relatif lemah, kurang dari 1011 Gauss, karena implementasinya memerlukan pengisian level Landau yang signifikan.
Teori ini dapat membantu menjelaskan situasi yang tidak standar untuk pulsar radio.
Anton Bugaychuk
