La visión artística de la obra de MNRAS 475, 4, presentada en 2018. La propagación de la onda a través de un disco astrofísico se puede entender utilizando la ecuación de Schrödinger (la piedra angular de la mecánica cuántica)
La mecánica cuántica es una rama de la física que a veces maneja el extraño comportamiento de las pequeñas partículas que llenan el Universo. Las ecuaciones que describen el mundo cuántico están limitadas a la esfera subatómica. Pero un descubrimiento reciente sugiere que la ecuación de Schrödinger puede ser útil para describir la evolución a largo plazo de algunas estructuras astronómicas.
La investigación pertenece a Konstantin Batygin. Los objetos astronómicos masivos a menudo están rodeados por grupos de cuerpos más pequeños, girando como planetas alrededor del sol. Por ejemplo, las bandadas de estrellas giran en torno a estrellas supermasivas, y los objetos gigantescos rocosos y helados giran en torno a las estrellas. Gracias a las fuerzas gravitacionales, estos enormes volúmenes de material se forman en discos planos. Están representados por una multitud de partículas individuales, haciendo giros de una manera masiva. Pueden estirar unos pocos cientos de años luz.
Por lo general, los discos de material astrofísico no retienen formas redondas durante toda la vida. Después de millones de años, se han desarrollado para demostrar distorsiones, curvas o deformaciones a gran escala. Fueron estos defectos emergentes los que desconcertaron a los científicos. Incluso los modelos informáticos no permitieron entender completamente la situación. Batygin decidió recurrir a la teoría de la perturbación para obtener una representación matemática simple de la evolución del disco. Esta aproximación se basa en ecuaciones creadas en el siglo XVIII por Joseph Louis Lagrange y Pierre-Simon Laplace. En el marco de las ecuaciones, las partículas individuales y los guijarros en cada trayectoria orbital se combinan matemáticamente. Como resultado, el disco se puede modelar como una serie de líneas concéntricas, intercambiando lentamente el momento orbital entre sí.
Pero el uso del modelo dio lugar a un resultado inesperado. Haciendo un disco fraudulento, los científicos han llevado la cantidad de líneas en el disco a un número infinito, lo que permitió difuminarlas en el continuo. Así que los cálculos incluyeron la ecuación de Schrödinger.
La ecuación de Schrödinger es la base de la mecánica cuántica, porque describe el comportamiento no intuitivo de los sistemas en escalas atómicas y subatómicas. Uno de los comportamientos es que las partículas subatómicas se comportan más bien como ondas en lugar de partículas discretas. Batygin asume que las deformaciones a gran escala en los discos astrofísicos se comportan como partículas, y su distribución en el material se puede describir matemáticamente.
Con la ecuación de Schrödinger, se puede caracterizar la evolución a largo plazo de los discos astrofísicos. Y esto es sorprendente, porque no piensan en esta ecuación si consideran las distancias en años luz. Como resultado, es simplemente sorprendente que la fórmula, generalmente utilizada para sistemas extremadamente pequeños, funcione para describir los grandes.
