La vision artistique du travail du MNRAS 475, 4, présenté en 2018. La propagation des ondes à travers un disque astrophysique peut être comprise à l'aide de l'équation de Schrödinger (pierre angulaire de la mécanique quantique)
La mécanique quantique est une branche de la physique qui gère parfois le comportement étrange de minuscules particules qui remplissent l'univers. Les équations décrivant le monde quantique sont limitées à la sphère subatomique. Mais une découverte récente suggère que l'équation de Schrödinger pourrait être utile pour décrire l'évolution à long terme de certaines structures astronomiques.
La recherche appartient à Konstantin Batygin. Les objets astronomiques massifs sont souvent entourés de groupes de corps plus petits, tournant comme des planètes autour du soleil. Par exemple, les groupes d'étoiles tournent autour d'étoiles supermassives, tandis que les objets géants rocheux et glacés tournent autour d'étoiles. Grâce aux forces de gravitation, ces énormes volumes de matériau sont transformés en disques plats. Elles sont représentées par une multitude de particules individuelles, faisant des tours de manière massive. Ils peuvent s'étirer sur quelques centaines d'années lumière.
Habituellement, les disques en matériau astrophysique ne conservent pas de formes arrondies pendant toute leur durée de vie. Après des millions d'années, ils se sont développés pour démontrer des distorsions, des courbures ou des déformations à grande échelle. Ce sont ces défauts émergents qui ont intrigué les scientifiques. Même les modèles informatiques ne permettent pas de bien comprendre la situation. Batygin a décidé de se tourner vers la théorie des perturbations pour en tirer une représentation mathématique simple de l'évolution du disque. Cette approximation est basée sur des équations créées au 18ème siècle par Joseph Louis Lagrange et Pierre-Simon Laplace. Dans le cadre des équations, des particules et des cailloux individuels sur chaque trajectoire orbitale sont mathématiquement appariés. En conséquence, le disque peut être modélisé comme une série de lignes concentriques, échangeant lentement le moment orbital entre elles.
Mais l'utilisation du modèle a conduit à un résultat inattendu. En créant un disque de fraude, les scientifiques ont porté le nombre de lignes sur le disque à un nombre infini, ce qui a permis de les estomper dans le continuum. Les calculs ont donc inclus l’équation de Schrödinger.
L'équation de Schrödinger est la base de la mécanique quantique, car elle décrit le comportement non intuitif des systèmes à l'échelle atomique et subatomique. L'un des comportements est que les particules subatomiques se comportent plutôt comme des ondes que comme des particules discrètes. Batygin suppose que les déformations à grande échelle dans les disques astrophysiques se comportent comme des particules et que leur distribution dans le matériau peut être décrite de manière mathématique.
Avec l'équation de Schrödinger, on peut caractériser l'évolution à long terme des disques astrophysiques. Et c'est étonnant, car ils ne pensent pas à cette équation s'ils considèrent les distances en années-lumière. En conséquence, il est simplement étonnant que la formule, généralement utilisée pour les systèmes extrêmement petits, puisse décrire les grands.
