Los científicos de la Universidad ITMO explicaron cómo las estrellas de neutrones generan una emisión de radio direccional intensa. Crearon un modelo basado en la transición de partículas entre estados gravitacionales, es decir, estados cuánticos en un campo gravitatorio.
Las estrellas de neutrones son uno de los objetos astronómicos más sorprendentes, ya que en densidad son inferiores solo a los agujeros negros. En el interior no hay átomos ni núcleos separados. Dicha alta densidad causó una gran gravedad, lo que lleva a propiedades físicas únicas, como la emisión de radio direccional.
En la Tierra, el estudio de las estrellas de neutrones comenzó en 1967, cuando comenzaron a captar señales periódicas. Al principio, incluso pensaron que era una campana de civilizaciones extraterrestres. Pero pronto se dieron cuenta de que la emisión de estrellas de neutrones es un proceso natural y no contiene ningún mensaje. Las ondas de radio vienen en forma de un haz estrecho que "brilla" en el espacio como una baliza cuando una estrella gira. Por lo tanto, se asemeja a las pulsaciones periódicas.
El más misterioso de las estrellas de neutrones es el mecanismo que genera dicha emisión de radio direccional. Más de 50 años, la respuesta no fue encontrada. Pero recientemente, los investigadores de la Universidad ITMO han descrito el proceso. Desarrollaron un modelo teórico basado en estados similares observados en electrones de nanocristales semiconductores y campos gravitacionales. Los científicos examinaron cómo los electrones se mueven cerca de la superficie de una estrella de neutrones. No pueden atravesarlo debido a la alta densidad de materia dentro de la estrella. Al mismo tiempo, los electrones son atraídos a la superficie por la gravedad poderosa. Como resultado, las partículas se capturan en una capa delgada justo por encima de la superficie de la estrella. Las leyes de la mecánica cuántica establecen que la energía de los electrones atrapados puede tomar solo valores discretos. Si los electrones caen a la superficie, pasan a través de estados discretos de gravedad, irradiando energía en forma de ondas de radio.
Los autores notaron que a pesar de los resultados emocionantes, utilizaron los principios bien conocidos de la física. Es decir, el mecanismo de emisión de radio para las estrellas de neutrones se parece a un láser ordinario. En el futuro, planean usar el modelo para estudiar los estados gravitacionales de otros objetos masivos en el espacio.
