无聊的物理学家的新计算让我们更接近于理解物质如何落到中子星上以爆发出强大的 X 射线光。
如果有足够多的等离子体被双星伴星的引力吸引到死亡恒星上，那么它的质量就足以强行穿过由双星伴星产生的屏障。强大的磁场，正在进入中子星大气层。
这是中子星吸积和 X 射线耀斑这一长期未解之谜的重要组成部分。 这一发现可以帮助我们更好地了解等离子体在磁场中的行为——这可能适用于地球上等离子体聚变的发展。
“这项研究从抽象问题开始，”等离子体物理学家 Russell Kulsrud 说道普林斯顿等离子体物理实验室的教授。
“来自伴星的物质如何突破中子星强大的磁场产生X射线，以及是什么导致了这些磁场中观察到的变化？”
中子星是宇宙中密度最大的物体之一。 当一定质量（太阳质量的 8 到 30 倍）的恒星达到其主序寿命终点并死亡时，就会发生这种情况。
外部的恒星物质在超新星爆炸中被吹走，而恒星的核心在重力作用下塌陷，形成一个致密的超致密球体，在数百万年的时间里，它会停止发光——唯一让它发光的是余热。
当我们说密集时，我们的意思是稠密， 也。 唯一更密集的是（如果前身恒星的质量超过 30 个太阳质量，核心就会塌陷）。 中子星的质量约为太阳的 1.5 倍，被压缩成直径约为 10 公里（6.2 英里）的物体。
这些极端的物体悬挂在太空中，通常带有磁场比地球强数万亿倍。 有时，它们伴随着双星伴星，距离足够近，中子星可以从伴星大气中捕获并吸积物质。
当这种情况发生时，材料形成一个圆盘，向下馈送到中子星上，在重力加速时获得能量。 这种能量以 X 辐射的形式逸出，通常集中在中子星两极的柱体或热点中。 我们知道这种情况会发生； 我们已经观察到了。 但等离子体如何穿过磁场的问题仍然存在。
幸运的是，库斯鲁德还有一些空闲时间。
“当。。。的时候开始时，每个人都被限制在家里，我决定采用中子星模型并解决一些问题，”他解释说。
他和他的同事、德国马克斯·普朗克天体物理研究所的天体物理学家拉希德·桑亚耶夫（Rashid Sunyaev）进行了数学建模，以确定等离子体是否锚定并拖动磁场，或者设法滑过磁场，使其完好无损。
根据他们的推算，应该是后者。 如果落入等离子体的质量足够高，它可以对磁场施加重力压力。 这会产生磁场强度的级联波动，导致不稳定，导致等离子体滑过。
一旦等离子体到达另一侧，它就会沿着中子星的磁力线输送到两极，并在那里吸积到中子星上。
根据这个模型，在极点积聚的等离子体变得太重而无法在表面保持支撑，并沉入中子星内部。 两极额外的内部压力会扭曲磁场。 随着时间的推移，压力导致进入的等离子体扩散到中子星的整个表面，产生全局 X 辐射。
“中子星表面增加的质量会扭曲恒星磁场的外部区域，”库尔斯鲁德说。 “如果你观察恒星，你应该看到磁场发出的辐射会逐渐变化。事实上，这就是我们所看到的。”
研究小组指出，他们的推测不太可能适用于所有中子星，因为他们对不稳定性的处理是近似的。 然而，这些发现确实预测了磁场随时间变化的形状以及最终结果。
在几万年的时间里，中子星的质量和半径将以每年一毫米左右的速度逐渐增加，最终达到磁场的稳定状态。
数学可以应用于开发托卡马克聚变反应堆，它使用磁场来限制等离子体。
“虽然这项研究没有直接应用于聚变能的开发，但物理学是平行的，”库尔斯鲁德说。
“能量通过托卡马克（世界各地使用的甜甜圈形聚变设施）的扩散，类似于物质在中子星磁场中的扩散。”
该研究发表在等离子体物理学杂志。
