Массивные астрофизические объекты подчиняются уравнению для микрочастиц

Квантовая механика является разделом физики, изучающим иногда весьма необычное поведение крохотных частиц, из которых состоит вещество нашей Вселенной. Уравнения, описывающие квантовый мир, как правило, применимы лишь к ограниченной области размеров частиц – субатомной области. Математика, используемая на очень малых масштабах, неприменима на крупных масштабах и наоборот. Однако в новой научной работе исследователь из Калифорнийского технологического института (Калтеха) показывает, что уравнение Шрёдингера – фундаментальное уравнение квантовой механики – оказывается чрезвычайно полезно при описании долгосрочной эволюции некоторых астрофизических структур.

В этой работе Константин Батыгин, ассистент-профессор планетологии Калтеха и один из теоретиков, выдвинувших недавно предположение о существовании в Солнечной системе 9-й планеты, описывает с общих физических позиций эволюцию аккреционных дисков вокруг различных астрофизических объектов. Аккреционные диски образуются, когда под действием гравитационных сил материя, падающая на массивный объект, формирует плоский диск. Этот диск редко имеет правильную круговую форму; чаще происходит его эволюция, в результате которой диск становится вытянутым, и в нем наблюдаются волны, подобные волнам на поверхности воды.

В своей работе Батыгин использовал метод аппроксимации, называемый теорией возмущений. В рамках этой теории переходят от рассмотрения индивидуальных частиц, движущихся по орбитам, к частицам, «размазанным» вдоль всей орбиты, то есть аккреционный диск рассматривается как набор концентрических колец, медленно обменивающихся друг с другом угловым моментом. Перейдя к такому рассмотрению и постепенно увеличивая число колец и уменьшая их толщину, Батыгин обнаружил, что в пределе такого дробления используемый им подход приводит к уравнению, схожему по форме со знаменитым уравнением Шрёдингера для микрочастиц, описывающим с позиций волновой теории движение субатомных частиц.

Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Источник