中國科學家發現宇宙最強磁場！你猜多少？太強了

2020-09-07 科學書屋


宇宙中最強磁場來了！4日，記者從中國科學院高能物理研究所獲悉，該所慧眼（HXMT）衛星團隊通過對X射線吸積脈衝星GRO J008-57的詳細觀測，採用直接測量的方法得到該脈衝星表面磁場強度為約10億特斯拉，這是迄今為止，人類直接且非常可靠地測量到的宇宙最強磁場。相關研究成果發表在國際天文學權威期刊《天體物理學報通信》上。


2017年8月，科研人員利用我國第一顆X射線天文衛星慧眼衛星對X射線吸積脈衝星GRO J1008－57的一次爆發活動進行了詳細觀測，首次在其X射線能譜中以高於20倍標準偏差的高置信度在90千電子伏特(keV)附近發現了一條迴旋吸收線。


根據理論推斷，該迴旋吸收線對應的中子星表面磁場強度高達約10億特斯拉，比目前地球實驗室中能夠產生的幾十特斯拉的最強磁場高几千萬倍。該項研究工作主要由中國科學院高能物理研究所（高能所）與德國圖賓根大學合作完成。


中子星是宇宙中具有最強磁場的天體。中子星X射線雙星系統由中子星與其伴隨恆星組成，伴隨恆星的氣體在中子星的強引力作用下落向中子星，形成了圍繞中子星高速轉動的氣體盤，稱為吸積盤。如果磁場較強，吸積盤上的等離子體將沿著磁力線落到中子星表面，並發出強烈的X射線輻射。


由於中子星的轉動，X射線發射區隨之旋轉，形成周期性的X射線脈衝信號，因此這類天體也被稱為「X射線吸積脈衝星」。大量觀測發現，這一類天體在X射線輻射能譜上會出現「凹陷」結構，理論認為這是電子在磁場中迴旋共振散射造成的，因此被稱為迴旋吸收線，吸收線處的能量對應著磁場強度，利用該現象可以直接測量中子星表面附近的磁場強度。


慧眼衛星承載高能X射線望遠鏡、中能X射線望遠鏡和低能X射線望遠鏡三種科學載荷和空間環境監測器，觀測能區為1-250 keV。與國外的X射線衛星相比，慧眼衛星具有覆蓋能段寬、在高能X射線能段的有效面積最大、時間解析度高、探測死時間很小、觀測強源沒有光子堆積效應等突出優點，因此具有探測高能量的迴旋吸收線的獨特能力。

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