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脉冲星是一种中子星,是在一颗更大恒星在一颗引人注目的超新星中释放出大部分物质后留下的。而剩下的核心仍然活跃,特别是在它的两极,在那里它以聚焦的光束发射出X射线。由于这些天体旋转得非常快,所以它们的一些光束会周期性地扫过地球进而产生有规律的X射线脉冲,这也就是脉冲星的名字由来。

在这次要说的案例中,脉冲来自一颗名为SAX J1808.4-3658(或简称J1808)的脉冲星,其距离地球11000光年、位于人马座、每秒旋转401次。然而ISS此前探测到的信号并不是普通的脉冲--它不仅是NASA的中子星内部成分探测(NICER)望远镜所探测到过的最亮信号而且还显示出了其他一些奇怪的特征。

首先,爆炸一开始时它表现得极其强烈,并且在停顿了大约一秒钟后又突然变亮了两秒钟并一直到达到峰值,而在停留几秒钟后闪光消失。后来在暗下来的过程中它又短暂地亮了约20%,然后在接下来的40秒左右逐渐消失。

这种特殊的模式对于该类型爆炸并不寻常,天文学家将其称之为I型X射线爆炸。现在,研究人员提出了一个他们认为可以解释这一事件(至少大部分)的原因。

根据研究小组的说法,这种奇怪的信号可以归因于它所处的环境。这颗脉冲星并不孤单--J1808是一个包含褐矮星的双星系统的一部分,褐矮星是一个太大而不能成为行星但又太小而不能成为恒星的天体。

在研究人员看来,由于J1808和褐矮星离得很近,所以J1808会将氢气从褐矮星中抽离出来然后吸入环绕脉冲星的吸积盘。随着时间的推移,这个圆盘中的一些气体变得过于稠密和不稳定,而这导致触发了一个失控的过程并最终引发爆炸。

之后,来自脉冲星的光奋力穿过密度更大的气体云并捕获加热和电离部分气体的能量。反过来,这种气体会在反馈回路中捕获更多的能量。最终气体开始向脉冲星盘旋并落到脉冲星的表面。

而下降的氢气就像海洋一样包围着脉冲星,越下降越深。其中,更深部分暴露在了更高温度和压力环境下,这使得氢核开始融合成氦。这个发生在太阳核心的过程则会由此产生能量。

这篇论文的合著者Zaven Arzoumanian指出,氦会散开并形成属于自己的一个层,“一旦氦层有几米深了之后,条件就会允许氦原子核融合成碳。然后氦气爆炸、释放出一个热核火球并穿过整个脉冲星表面。”

简而言之,最初的光亮是因为氢层的膨胀,而一秒钟的停顿则是因为脉冲星将氢层炸向了太空。在那之后,更大质量的氦层被吹走,这标志着出现了更高的峰值。由于氦层膨胀得更快,它会在减速、停止并回到脉冲星表面之前超过氢层。这将会产生闪光渐弱的效果。

不过现在仍有一个谜团是研究小组还没有解决的,那就是究竟是什么原因导致信号在短暂变亮后又消失了。

相关研究报告已发表在《Astrophysical Journal Letters》上。

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