Когда на нейтронной звезде вспыхивает рентгеновский взрыв, её атмосфера раскаляется до миллионов градусов. Свет, который мы ловим телескопами, проходит через этот плотный слой газа — и по дороге сильно меняется. Спектр становится не таким, как у идеальной печки: одни цвета усиливаются, другие гаснут.
Учёные из Лос-Аламоса построили компьютерную модель, которая шаг за шагом повторяет этот путь. Они взяли атмосферу звезды, разбили её на тонкие слои и для каждого посчитали, как фотоны (частицы света) пробиваются сквозь газ. Оказалось, что главный «виновник» искажений — рассеяние Комптона: электроны отбирают у фотонов часть энергии и отдают её другим фотонам. Из-за этого спектр «размазывается».
Проверка прошла успешно: расчёты совпали с прежними работами и с теоретическими ожиданиями. Теперь модель можно использовать, чтобы по наблюдаемому спектру вспышки определять, что творится на поверхности нейтронной звезды — какая там температура, плотность и состав.
Так свет, родившийся в недрах раскалённой звезды, рассказывает о себе, пройдя через толщу газа. И чем точнее мы умеем читать его историю, тем яснее видим, как устроены самые экстремальные места во Вселенной.
Атмосфера нейтронной звезды тоньше метра, но по плотности превосходит земную кору в миллиарды раз.
В романе «Свет далёких звёзд» астрономы по спектру вспышки на нейтронной звезде вычисляют, что на её поверхности идёт ядерный синтез — как в этой модели.