物理学家研究X射线爆发以解开“宇宙中最致密恒星”的秘密

德克萨斯大学阿灵顿分校的天体物理学理论家正在领导一个研究 X 射线爆发的爆炸现象的项目，以便更好地了解中子星。

物理学副教授 Nevin Weinberg 将领导这项题为“光球半径膨胀 X 射线爆发的光谱和辐射流体动力学模型”的研究。该项目由美国国家科学基金会天文科学部提供的为期三年的资助，同时参与的还有来自 UTA 的学生和来自弗吉尼亚大学的物理学家。

当一颗大质量恒星在超新星中爆炸，残余物由于极其强大的引力而凝结并坍塌时，就会形成中子星。这种材料紧密地堆积在一起，以至于质子和电子结合形成中子——因此得名中子星。

如果中子星与另一颗恒星处于双星系统中，它可以从另一颗恒星中吸取富含氢或氦的物质，然后在其表面形成薄层。一旦中子星达到临界质量，这一层就会在热核爆炸中点燃，将中子星的整个表面加热到几千万开氏度，并释放出突然的 X 射线爆发。

这些 X 射线爆发中约有 20% 是光球半径膨胀 (PRE) 爆发，其中爆发的光度如此之高，以至于辐射力驱动了一股光学厚的风，从而提升了光球层（发出光的外壳）离开中子星的表面。

“除了黑洞，中子星是已知密度最大、最致密的恒星，”Weinberg 表示，“它的质量是太阳质量的一倍半到两倍，但半径只有 10 公里，因此非常紧凑。如果你拿一茶匙这种材料，它的重量将超过十亿吨。

该研究将利用最先进的数值模拟工具来提供迄今为止最复杂的 PRE X 射线爆发模拟。研究人员将直接将他们的结果与望远镜的观测结果进行比较。

自 1970 年代以来，望远镜就已经探测到 X 射线爆发，但对它们仍有很多未知。

“这就是我们项目的切入点。我们将尝试改进 X 射线爆发的模型，”Weinberg 说，“我们的目标是更好地理解它们，并在模型和观测结果之间取得更好的一致性，这将使我们能够对支持爆发的潜在中子星做出更精确的陈述。”

来自 UTA 和弗吉尼亚大学的团队将结合使用复杂的计算机模型来研究 PRE X 射线爆发的物理学。预期的模拟将使天文学家能够更好地了解中子星、X 射线爆发期间的燃烧过程以及爆发期间喷出的风的成分。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料

https://www.uta.edu/news/news-releases/2021/10/15/x-ray-bursts-unlock-neutron-secrets