比人類產生的最強磁場強1億倍，宇宙中最強磁體「磁星」怎麼來的？

2020-10-18 博科園

一些中子星如何成為宇宙中最強的磁鐵？一個德英天體物理學家小組已經找到了一個可能的答案，來回答磁星是如何形成的。科學家們使用大型計算機模擬來演示兩顆恆星的合併，是如何產生強磁場的。如果這樣的恆星在超新星中爆炸，就會產生磁星。來自海德堡大學，馬克斯普朗克學會，海德堡理論研究所和牛津大學的科學家參與了這項研究，其研究結果發表在《自然》上。宇宙被磁場纏繞在一起，例如，太陽有一個包絡，其中對流不斷地產生磁場。

研究的第一作者、海德堡大學天文學中心的Fabian Schneider博士解釋說：即使大質量恆星沒有這樣的包絡，仍然在其中大約10%的表面觀察到一個強大的大規模磁場。雖然這樣的現象是在1947年發現，但它們的起源至今仍難以捉摸。十多年前，科學家們提出，當兩顆恆星相撞時，會產生強大的磁場。慕尼黑附近加青市Max Planck Society計算中心的Sebastian Ohlmann博士說：但直到現在，還無法驗證這個假設，因為我們沒有必要的計算工具。

這一次，研究人員使用了AREPO代碼，一種運行在海德堡理論研究所(HITS)計算機集群上高度動態的模擬代碼來解釋Tau Scorpii(τSco)的特性，Tau Sco是一顆距離地球500光年的磁性恆星。牛津大學的Fabian Schneider和Philipp Podsiadlowski意識到τSco是一個所謂的藍色流浪者。流浪者者是合併恆星的產物：藍星。假設Tau Scorpii在合併過程中獲得了強大的磁場。通過對τSco的計算機模擬，德國和英國的研究小組現在已經證明，兩顆恆星合併期間的強烈湍流可以產生這樣的場。

恆星合併相對頻繁，科學家們假設銀河系中大約10%的大質量恆星都是這種過程的產物，這與磁性大質量恆星的發生率非常一致。天文學家認為這些恆星在超新星爆炸時可以形成磁星。當τSco在其生命周期結束時爆炸時，也可能發生這種情況。計算機模擬表明，產生的磁場足以解釋磁星中異常強的磁場。磁星被認為具有宇宙中最強的磁場，比人類產生的最強磁場強1億倍。大約10%的「大質量」恆星(超過太陽質量1.5倍的恆星)具有強大的大規模表面磁場。

主序列和前主序列恆星的合併可以產生這樣強的磁場，合併後的大質量恆星的預測約佔百分之十。本研究研究了兩顆大質量恆星結合的三維磁流體力學模擬，並跟蹤了合併產物的演變。在模擬中產生了強大磁場，合併後的恆星會重新煥發青春，因此它看起來比其他同時代的恆星更年輕，更藍。這種巨大的藍星似乎很可能是磁星的祖先，也許會引起所觀察到的一些神秘快速射電爆發，而且它們的超新星可能會受到其強大磁場的影響。

博科園｜研究/來自：海德堡大學

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1621-5

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