X射線爆發(fā)是中子星表面輻射的高能釋放，是由表面上積累的物質(zhì)的爆炸性燃燒觸發(fā)的。這與普通恒星核心(例如太陽)中發(fā)生的燃燒類型相同，但在這種情況下，發(fā)生在表面上。因此，與太陽不同，放射線要花費數(shù)十萬年的時間才能散發(fā)出來，而且輻射形式要弱得多，它幾乎會在X射線爆發(fā)時立即發(fā)生。這意味著中子星周圍的任何東西都會被輻射炸毀。

我們可以肯定一件事包圍許多中子星是一個吸積盤，等離子的回旋收藏夾在恒星的引力場。新的X射線儀器，例如國際空間站上的NICER任務(wù)，為天文學(xué)家提供了詳細研究這些X射線爆發(fā)及其對環(huán)境影響的工具。

中子星對天體物理學(xué)家如此重要的原因之一是，它們代表了我們宇宙中最稠密的物質(zhì)狀態(tài)。了解物質(zhì)在這些條件下的行為是釋放亞原子物理學(xué)和極端引力之謎的重要一步。但是，了解中子星需要了解我們從中子星接收到的輻射，這意味著中子星本身和周圍磁盤的貢獻。

這就是查爾斯頓物理學(xué)院和天文學(xué)教授克里斯·弗拉格勒(Chris Fragile)和他的學(xué)生們的新研究發(fā)揮作用的地方。Fragile的小組進行了計算機模擬，研究了X射線爆發(fā)與吸積盤的相互作用。正如Fragile所說：“基本上，我們可以在計算機中以較高的保真度對這些系統(tǒng)中發(fā)生的事情進行建模。這使我們能夠進行類似傳統(tǒng)科學(xué)實驗的工作，而沒有在實驗室中擁有中子星的固有危險。 ”

使用查爾斯頓大學(xué)校園內(nèi)的資源并通過XSEDE(極端科學(xué)和工程發(fā)現(xiàn)環(huán)境)超級計算分配，對此類突發(fā)磁盤交互進行了多種模擬。從這些模擬中發(fā)現(xiàn)了許多顯著的結(jié)果，最值得注意的是，吸積盤內(nèi)部的重大破壞。模擬中揭示的幾種效應(yīng)似乎與過去15年中X射線望遠鏡觀察到的磁盤破裂的觀測證據(jù)相符。

這項工作的合作伙伴佐治亞理工大學(xué)物理學(xué)教授大衛(wèi)·巴蘭坦妮說：“看到這些結(jié)果讓我感到非常興奮。”“我已經(jīng)研究這些系統(tǒng)已有十多年了，試圖了解數(shù)據(jù)告訴我們這些磁盤如何響應(yīng)突發(fā)。這些模擬所揭示的細節(jié)為研究吸積磁盤的物理特性提供了一種全新的方式。”

看到磁盤被突發(fā)破壞，然后隨著突發(fā)消退而反彈，這為研究導(dǎo)致吸積起作用的內(nèi)部過程提供了一種方法。

Ballantyne解釋說：“我想說的是我們要給磁盤一個踢，并觀察會發(fā)生什么。”“看到磁盤對如此強烈的沖動做出反應(yīng)有多快，我們就可以窺視它的內(nèi)部。這類似于科學(xué)家利用地震來了解地球內(nèi)部的方式。”

未來的工作應(yīng)使巴蘭坦能夠分辨出這些結(jié)果的輻射特征，并為將來的觀測做出預(yù)測。通過這種方式，研究小組希望能夠?qū)嶋H中子星系統(tǒng)和吸積盤中發(fā)生的事情進行逆向工程。