A visão artística do trabalho do MNRAS 475, 4, apresentado em 2018. A propagação de ondas através de um disco astrofísico pode ser entendida usando a equação de Schrödinger (a pedra angular da mecânica quântica)
A mecânica quântica é um ramo da física que às vezes gerencia o estranho comportamento de minúsculas partículas que preenchem o Universo. As equações que descrevem o mundo quântico estão limitadas à esfera subatômica. Mas uma descoberta recente sugere que a equação de Schrödinger pode ser útil para descrever a evolução a longo prazo de algumas estruturas astronômicas.
A pesquisa pertence a Konstantin Batygin. Objetos astronômicos maciços são frequentemente cercados por grupos de corpos menores, girando como planetas ao redor do sol. Por exemplo, os rebanhos de estrelas giram em torno de estrelas supermassivas, e gigantescos objetos rochosos e gelados giram em torno das estrelas. Graças às forças gravitacionais, esses enormes volumes de material são formados em discos planos. Eles são representados por uma multiplicidade de partículas individuais, fazendo curvas de maneira massiva. Eles podem se estender por algumas centenas de anos-luz.
Geralmente, os discos de material astrofísico não retêm formas redondas durante toda a vida útil. Depois de milhões de anos, eles se desenvolveram para demonstrar distorções, dobras ou deformações em larga escala. Foram esses defeitos emergentes que intrigaram os cientistas. Mesmo os modelos de computador não permitiram entender completamente a situação. Batygin decidiu recorrer à teoria das perturbações para obter uma representação matemática simples da evolução do disco. Esta aproximação é baseada em equações criadas no século XVIII por Joseph Louis Lagrange e Pierre-Simon Laplace. Dentro da estrutura das equações, partículas e seixos individuais em cada trajetória orbital são matematicamente combinados. Como resultado, o disco pode ser modelado como uma série de linhas concêntricas, trocando lentamente o momento orbital entre si.
Mas o uso do modelo levou a um resultado inesperado. Fazendo disco de fraude, os cientistas trouxeram o número de linhas no disco para um número infinito, o que permitiu borrá-los para o continuum. Então, os cálculos incluíram a equação de Schrödinger.
A equação de Schrödinger é a base da mecânica quântica, porque descreve o comportamento não-intuitivo de sistemas em escalas atômicas e subatômicas. Um dos comportamentos é que as partículas subatômicas se comportam mais como ondas do que como partículas discretas. O Batygin assume que deformações em larga escala em discos astrofísicos se comportam como partículas, e sua distribuição no material pode ser descrita matematicamente.
Com a equação de Schrödinger, pode-se caracterizar a evolução a longo prazo dos discos astrofísicos. E isso é surpreendente, porque eles não pensam sobre essa equação se considerarem distâncias em anos-luz. Como resultado, é simplesmente incrível que a fórmula, normalmente usada para sistemas extremamente pequenos, funcione para descrever os grandes.
