Die künstlerische Vision der Arbeit von MNRAS 475, 4, vorgestellt 2018. Die Wellenausbreitung durch eine astrophysikalische Scheibe kann mit der Schrödinger-Gleichung (dem Eckpfeiler der Quantenmechanik) verstanden werden.
Die Quantenmechanik ist ein Zweig der Physik, der manchmal das seltsame Verhalten winziger Teilchen beherrscht, die das Universum füllen. Die die Quantenwelt beschreibenden Gleichungen beschränken sich auf die subatomare Sphäre. Eine neuere Entdeckung legt jedoch nahe, dass die Schrödinger-Gleichung nützlich sein könnte, um die langfristige Entwicklung einiger astronomischer Strukturen zu beschreiben.
Die Forschung gehört Konstantin Batygin. Massive astronomische Objekte sind oft von Gruppen kleinerer Körper umgeben, die sich wie Planeten um die Sonne drehen. Zum Beispiel drehen sich Sternenschwärme um supermassereiche Sterne, und riesige felsige und eisige Objekte drehen sich um Sterne. Dank der Schwerkraft werden diese riesigen Materialmengen zu flachen Scheiben geformt. Sie werden durch eine Vielzahl von Einzelpartikeln repräsentiert, die sich massiv drehen. Sie können einige hundert Lichtjahre lang sein.
Normalerweise behalten astrophysikalische Materialscheiben während der gesamten Lebensdauer keine runden Formen. Nach Millionen von Jahren haben sie sich entwickelt, um große Verzerrungen, Biegungen oder Verformungen aufzuzeigen. Es waren diese aufkommenden Mängel, die die Wissenschaftler verwirrten. Sogar Computermodelle erlaubten es nicht, die Situation vollständig zu verstehen. Batygin beschloss, sich der Störungstheorie zuzuwenden, um eine einfache mathematische Darstellung der Entwicklung der Scheibe abzuleiten. Diese Annäherung basiert auf Gleichungen, die im 18. Jahrhundert von Joseph Louis Lagrange und Pierre-Simon Laplace erstellt wurden. Im Rahmen der Gleichungen werden einzelne Partikel und Kieselsteine auf jeder Umlaufbahn mathematisch aufeinander abgestimmt. Infolgedessen kann die Scheibe als eine Reihe konzentrischer Linien modelliert werden, wobei das Umlaufmoment langsam zwischen ihnen ausgetauscht wird.
Die Verwendung des Modells führte jedoch zu einem unerwarteten Ergebnis. Bei der Erstellung von Betrugsdisketten haben Wissenschaftler die Anzahl der Zeilen auf der Diskette auf eine unendliche Zahl gebracht, die es ermöglichte, sie zum Kontinuum zu verwischen. Die Berechnungen enthielten also die Schrödinger-Gleichung.
Die Schrödinger-Gleichung ist die Grundlage der Quantenmechanik, da sie das nicht intuitive Verhalten von Systemen auf atomaren und subatomaren Skalen beschreibt. Eines der Verhaltensweisen ist, dass sich subatomare Partikel eher wie Wellen als wie diskrete Partikel verhalten. Batygin geht davon aus, dass sich großräumige Verformungen in astrophysikalischen Scheiben wie Partikel verhalten und ihre Verteilung im Material mathematisch beschrieben werden kann.
Mit der Schrödinger-Gleichung kann die Langzeitentwicklung von astrophysikalischen Scheiben charakterisiert werden. Und das ist überraschend, weil sie nicht über diese Gleichung nachdenken, wenn sie Entfernungen in Lichtjahren berücksichtigen. Infolgedessen ist es einfach erstaunlich, dass die Formel, die normalerweise für extrem kleine Systeme verwendet wird, große Systeme beschreibt.
