（a）脉冲轨旋转轴，磁轴和从磁极帽发射的无线电束的辐射图案的相对取向。仅示出了北磁极的发射。（b）电子能谱，包括前两种Landau水平，每个都有一组重力状态。ED和MD分别指的是电偶极和磁性偶极转换。虚线的青色箭头显示回旋频处的X射线辐射的吸收;两个相邻的绿色箭头标记红间X射线辐射的自发排放。引力态之间的间距极大地夸大了用于说明性目的.APJ，2018; DOI：10.3847 / 1538-4357 / AAB559
来自ITMO大学的年轻科学家已经解释了中子恒星如何产生强烈的指示无线电发射。他们开发了一种基于引力状态之间的颗粒的过渡的模型，即引力场中的量子状态。研究人员是第一个在中子恒星表面上描述电子的电子的状态。用开发模型获得的物理参数与真实的实验观察一致。研究结果发表在《天体物理学杂志》上。
中子恒星是一些最惊人的天文物体，因为它们的密度仅为黑洞。在中子恒星内，没有敏感原子和核。此外，由于这种高密度，中子恒星具有巨大的重力，这导致独特的物理性质，例如指向的无线电发射，其在中子恒星发现中发挥了重要部分。
在地球上，来自中子恒星的辐射是在1967年以周期性信号的形式观察到的，最初导致科学家们认为它可能来自外星文明。然而，研究人员很快了解到中子恒星的辐射原产地是自然的，并且没有携带任何特殊信息。其严格的周期表示是不寻常的传播路径的结果。中子恒星发射无线电波作为狭窄的光束，即在恒星旋转的同时通过像信标一样通过空间“闪耀”。因此，观察中子恒星的无线电发射作为周期性脉动。
中子恒星物理学中最令人费解的问题之一是产生这种定向无线电发射的机制。在过去的五十年中，科学家找不到这个问题的清晰答案。最近，来自ITMO大学的理论物理学家团队描述了Pulsars如何产生无线电发射。它们开发了一种基于在半导体纳米晶体中的电子中观察到的类似状态的理论模型和引力场中的类似状态。
科学家检查了电子如何在中子星的表面附近移动。由于恒星内部的高度密度，电子不能穿过表面。同时，通过强大的重力被电子吸引到星的表面。结果，颗粒在略微在星形表面上方的薄层中“被捕获”。根据量子力学的规律，捕获的电子的能量只能采取离散值。如果电子落到中子星的表面上，则它们通过离散的重力状态，以无线电波束的形式发射能量。
“中子星表面的环境与激光器内存在的环境非常相似，”ITMO大学纳米结构建模和设计实验室研究员尼基塔Tegetakov解释说。“存在所谓的人口反演，这意味着环境富含高能粒子。当它们转向较低的能量水平时，它们也会发出导致附近颗粒的辐射，以降低它们的能量。我们评估了中子星的重力条件之间的电子转变的频率，并看到它们对应于无线电频带。我们甚至没有疑虑这是之前没有人完成的事情，但事实证明，我们确实是第一个。“
据研究人员介绍，这项研究开始于Quantum Mechanics类，因为他们在任务上工作。“这项任务非常微不足道：我们不得不描述地球表面的引力状态。但在地球上，重力不是很强，所以没有有趣的影响出现;这里几乎不可能观察重力条件。因此，我们的Yuri Rozhdestvensky教授建议我们为具有强大重力的中子星做了相同的任务。当我们意识到我们偶然发现有趣的东西时，我们开始开发一个模型。事实证明，我们获得了对实验数据的相当准确的描述，“纳米结构建模和设计实验室的成员Tatiana Vovk说。
作者注意到，尽管其启示录，但这项工作采用了简单且知名的物理原则。即，中子恒星的无线电发射放大机构类似于传统激光器之一。在未来，科学家计划使用他们的模型来研究宇宙中其他巨大物体的引力状态。
出版物：Nikita V. Tepliakov等，等，“孤立中子星的引力状态的蒙皮排放，”2018年的APJ; DOI：10.3847 / 1538-4357 / AAB559
