La visione artistica del lavoro di MNRAS 475, 4, presentata nel 2018. La propagazione delle onde attraverso un disco astrofisico può essere compresa usando l'equazione di Schrödinger (la pietra angolare della meccanica quantistica)
La meccanica quantistica è un ramo della fisica che a volte gestisce lo strano comportamento di minuscole particelle che riempiono l'Universo. Le equazioni che descrivono il mondo quantistico sono limitate alla sfera subatomica. Ma una recente scoperta suggerisce che l'equazione di Schrödinger potrebbe essere utile per descrivere l'evoluzione a lungo termine di alcune strutture astronomiche.
La ricerca appartiene a Konstantin Batygin. I massicci oggetti astronomici sono spesso circondati da gruppi di corpi più piccoli, che ruotano come pianeti attorno al sole. Ad esempio, gli stormi di stelle ruotano attorno a stelle supermassicanti e giganteschi oggetti rocciosi e ghiacciati ruotano attorno alle stelle. Grazie alle forze gravitazionali, questi enormi volumi di materiale sono formati in dischi piatti. Sono rappresentati da una moltitudine di particelle individuali, che si trasformano in modo massiccio. Possono allungarsi di alcune centinaia di anni luce.
Di solito, i dischi di materiale astrofisico non mantengono forme rotonde durante l'intera vita. Dopo milioni di anni, si sono sviluppati per dimostrare distorsioni, deformazioni o deformazioni su larga scala. Sono stati questi difetti emergenti a sconcertare gli scienziati. Persino i modelli di computer non permettevano di comprendere appieno la situazione. Batygin decise di passare alla teoria delle perturbazioni per ricavare una semplice rappresentazione matematica dell'evoluzione del disco. Questa approssimazione si basa su equazioni create nel XVIII secolo da Joseph Louis Lagrange e Pierre-Simon Laplace. Nell'ambito delle equazioni, le singole particelle e i ciottoli su ciascuna traiettoria orbitale sono accoppiati matematicamente. Di conseguenza, il disco può essere modellato come una serie di linee concentriche, scambiando lentamente il momento orbitale tra di loro.
Ma l'uso del modello ha portato a un risultato inaspettato. Creando un disco di frode, gli scienziati hanno portato il numero di righe sul disco a un numero infinito, il che ha permesso di sfocarle nel continuum. Quindi i calcoli includevano l'equazione di Schrödinger.
L'equazione di Schrödinger è la base della meccanica quantistica, perché descrive il comportamento non intuitivo dei sistemi su scale atomiche e subatomiche. Uno dei comportamenti è che le particelle subatomiche si comportano piuttosto come le onde piuttosto che le particelle discrete. Batygin presume che le deformazioni su larga scala nei dischi astrofisici si comportino come particelle, e la loro distribuzione nel materiale può essere descritta matematicamente.
Con l'equazione di Schrödinger, si può caratterizzare l'evoluzione a lungo termine dei dischi astrofisici. E questo è sorprendente, perché non pensano a questa equazione se considerano le distanze negli anni luce. Di conseguenza, è semplicemente sorprendente che la formula, solitamente utilizzata per sistemi estremamente piccoli, lavori per descriverne di grandi.
