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一种新的计算机模型揭示了在快速旋转的中子星(也被称为脉冲星)周围流动的粒子的不可见的、经常是奇怪的行为。由美国宇航局天体物理学家领导的一项新研究显示了在脉冲星附近的磁场和电场中捕获带电粒子的路径。这项工作是基于脉冲星模型的一种新方法，它为我们提供了一个前所未有的机会，让我们得以一窥这些奇异天体的内部运作。
脉冲星是大质量恒星的残留物，它们耗尽了燃料，坍缩，然后以超新星的形式爆炸。这些旋转的中子星将大量的质量压缩在一个很小的空间里;一个典型的脉冲星大约有曼哈顿那么大，但它的质量却比太阳大。它们以每秒一千次的速度旋转，产生了天体物理学家所知道的最强大的磁场。与此同时，强电场撕裂中子星表面的粒子，将它们抛向太空。从地球上，我们可以看到脉冲星旋转的伽玛射线和射电脉冲，它们之间的间隔非常规律——这种效果经常被比作灯塔灯塔的脉冲光束。
脉冲星就像漂浮在太空中的巨大粒子加速器实验，它们产生了很多怪异的物理现象，无论是微观还是宏观的。天文学家已经研究脉冲星超过50年了，但是他们仍然不能完全解释他们所观察到的。不用说，我们无法在地球上创造出这些极端条件，我们也无法近距离观察这些天体，最近的天体距离地球约光年。这就是为什么科学家转向用计算机模型去了解脉冲星以及它们如何影响带电粒子的行为。
科学家们转向了一种相对较新的脉冲星模型——一种名为PIC粒子模型的模拟系统。PIC技术让我们从第一原理出发探索脉冲星。我们从一个旋转的、磁化的脉冲星开始，在表面注入电子和正电子，追踪它们如何与磁场相互作用以及它们的去向。“这个过程是计算密集型的，因为粒子运动影响电场和磁场，磁场影响粒子，一切都在接近光速。
PIC模拟是在一对美国宇航局超级计算机上进行的:美国宇航局气候模拟中心的“发现”超级计算机和加利福尼亚艾姆斯研究中心的昴宿星团超级计算机。令人难以置信的是，PIC模型追踪了每个粒子的运动，这些粒子总共代表了数万亿个电子和它们的反物质对应的正电子。
新的计算机模拟显示了科学家们从未考虑过的粒子运动。例如，研究人员观察到大多数电子从脉冲星的磁极向外移动。与此同时，正电子在较低的海拔飞行，形成了被称为“电流片”的薄结构。
很容易理解为什么物理学家对脉冲星如此兴奋，但是天体生物学家和SETI科学家可能也会发现它们的价值。去年发表的一项研究表明，与普通恒星相比，高级外星人更有可能围绕脉冲星建造能量收集的巨型结构。原因是脉冲星将它们的能量集中在离散的光束中，而不是像大多数恒星那样向各个方向散射。
未来科学家将对脉冲星进行进一步的模拟，以便更深入地了解它们强烈的磁球，以及脉冲星之间可能有何不同。
