Нейтронная звезда — это остаток взорвавшейся звезды, сжатый до размеров города. На её поверхности иногда вспыхивает термоядерный пожар: накопленный газ взрывается, как гигантская водородная бомба. После вспышки остаётся пепел — смесь тяжёлых элементов, которая поднимается к поверхности и образует горячую атмосферу.
Астрофизики построили модели таких атмосфер для четырёх составов пепла: с преобладанием гелия, хрома, железа или никеля. В расчёты включили около 5000 спектральных линий и новый метод учёта рассеяния света электронами. Оказалось, в переходном слое между прозрачной и непрозрачной частями атмосферы сила давления излучения резко растёт. Это ставит предел максимальной яркости вспышки — как пробка, не дающая пару вырваться слишком быстро.
Модельные спектры сравнили с наблюдениями двух нейтронных звёзд: HETE J1900.1-2455 и GRS 1747-312. У обеих в спектрах видны края поглощения. Это накладывает ограничения на состав их атмосфер и помогает понять, какие ядерные реакции идут в глубине.
Атмосфера нейтронной звезды толщиной всего несколько сантиметров, но весит больше, чем вся Земля.