Cientistas da Universidade ITMO explicaram como as estrelas de nêutrons geram emissões diretas de rádio intensas. Eles criaram um modelo baseado na transição de partículas entre estados gravitacionais, isto é, estados quânticos em um campo gravitacional.
As estrelas de nêutrons são um dos objetos astronômicos mais surpreendentes, já que na densidade são inferiores apenas aos buracos negros. No interior não há átomos e núcleos separados. Essa alta densidade causou enorme gravidade, levando a propriedades físicas únicas, como a emissão de rádio direcional.
Na Terra, o estudo das estrelas de nêutrons começou em 1967, quando começaram a captar sinais periódicos. No começo eles até pensaram que era um sino de civilizações extraterrestres. Mas logo eles perceberam que a emissão de estrelas de nêutrons é um processo natural e não contém nenhuma mensagem. As ondas de rádio vêm na forma de um feixe estreito que "brilha" no espaço como um farol quando uma estrela gira. Portanto, assemelha-se a pulsações periódicas.
O mais misterioso das estrelas de nêutrons é o mecanismo que gera essa emissão de rádio direcional. Mais de 50 anos, a resposta não foi encontrada. Mas recentemente, pesquisadores da ITMO University descreveram o processo. Eles desenvolveram um modelo teórico baseado em estados similares observados em elétrons de nanocristais semicondutores e campos gravitacionais. Os cientistas examinaram como os elétrons se movem perto da superfície de uma estrela de nêutrons. Eles não são capazes de romper devido à alta densidade de matéria dentro da estrela. Ao mesmo tempo, os elétrons são atraídos para a superfície pela poderosa gravidade. Como resultado, as partículas são capturadas em uma camada fina logo acima da superfície da estrela. As leis da mecânica quântica afirmam que a energia dos elétrons aprisionados pode levar apenas valores discretos. Se os elétrons caem na superfície, eles passam por estados discretos de gravidade, irradiando energia na forma de ondas de rádio.
Os autores observaram que, apesar dos resultados empolgantes, eles usaram os princípios bem conhecidos da física. Ou seja, o mecanismo de emissão de rádio para estrelas de nêutrons se assemelha a um laser comum. No futuro, eles planejam usar o modelo para estudar os estados gravitacionais de outros objetos massivos no espaço.
