Gli scienziati della ITMO University hanno spiegato come le stelle di neutroni generano un'emissione radio direzionale intensa. Hanno creato un modello basato sulla transizione di particelle tra stati gravitazionali, cioè stati quantici in un campo gravitazionale.
Le stelle di neutroni sono uno degli oggetti astronomici più sorprendenti, poiché nella densità sono inferiori solo ai buchi neri. All'interno non ci sono atomi e nuclei separati. Tale densità elevata ha causato un'enorme gravità, portando a proprietà fisiche uniche, come l'emissione radio direzionale.
Sulla Terra, lo studio delle stelle di neutroni iniziò nel 1967, quando iniziarono a raccogliere segnali periodici. All'inizio pensarono addirittura che fosse una campana di civiltà extraterrestri. Ma presto si sono resi conto che l'emissione di stelle di neutroni è un processo naturale e non contiene alcun messaggio. Le onde radio si presentano sotto forma di un raggio stretto che "brilla" nello spazio come un faro quando una stella ruota. Quindi assomiglia a pulsazioni periodiche.
Il più misterioso nelle stelle di neutroni è il meccanismo che genera tale emissione radio direzionale. Più di 50 anni, la risposta non è stata trovata. Ma recentemente, i ricercatori della ITMO University hanno descritto il processo. Hanno sviluppato un modello teorico basato su stati simili osservati in elettroni di nanocristalli a semiconduttore e campi gravitazionali. Gli scienziati hanno esaminato come gli elettroni si muovono vicino alla superficie di una stella di neutroni. Non sono in grado di romperlo a causa dell'alta densità di materia all'interno della stella. Allo stesso tempo, gli elettroni sono attratti dalla superficie dalla forza di gravità. Di conseguenza, le particelle vengono catturate in uno strato sottile appena sopra la superficie della stella. Le leggi della meccanica quantistica affermano che l'energia degli elettroni intrappolati può assumere solo valori discreti. Se gli elettroni cadono in superficie, passano attraverso stati discreti di gravità, irradiando energia sotto forma di onde radio.
Gli autori hanno notato che nonostante i risultati eccitanti, hanno usato i ben noti principi della fisica. Vale a dire, il meccanismo di emissione radio per stelle di neutroni assomiglia a un normale laser. In futuro, progettano di utilizzare il modello per studiare gli stati gravitazionali di altri oggetti di massa nello spazio.
