磁場強度比典型中子星高千倍,科學家提出磁星磁場來源新理論

2020-12-04 十輪網

磁星是目前宇宙中能觀察到擁有最強磁場的一種中子星，然而它們的磁場起源仍有分歧。最近，根據德國馬克斯普朗克天體物理研究所、巴黎地球物理研究所（IPGP）科學家們合作開發的新模型，磁星磁場可以在中子星的形成過程中放大。

中子星是宇宙中極度緊湊的物體，密度排名緊接在黑洞之後，典型中子星半徑僅11公裡、但包含1～2倍太陽質量。其中，磁星是擁有最強磁場的一種中子星類型，比普通的中子星磁場還要強1,000倍，特徵是X射線與伽馬射線爆發，然而它們的起源仍存在爭議。

通常，中子星為大質量恆星（超過9倍太陽質量）坍塌後遺留下的核心，因該些理論假設中子星磁場可以繼承自原本的恆星，換句話說，中子星磁場可完全由坍塌前核心的磁化強度確定。然而問題在於，恆星爆炸前的磁場若極強，可能會導致恆星減速旋轉，那麼最終中子星的轉速應該很緩慢，但我們知道事實並非如此──現在已知最高轉速的中子星PSR0535-69，轉速高達每秒1968轉。

因此，馬克斯普朗克天體物理研究所（MPA）團隊研究人員Thomas Janka認為，中子星可能是在自身形成過程中才產生極端磁場。

在恆星坍塌的最初幾秒鐘內，新生中子星通過發射微中子冷卻下來，這種冷卻引發強烈的內部對流，類似鍋子內沸騰的水，並可能導致原本存在的弱磁場增強，此機制即發電機理論（dynamo effect）。

為了測試這種理論正不正確，研究團隊利用超級計算機開發模型，模擬結果顯示中子星的初始弱磁場確實一路放大到1016G。

這項結果也可為極超新星（superluminous supernova/hypernova，也稱黑新星）提供一點見解。極超新星爆炸所發出的光比普通超新星多100倍，有時還伴隨持續數十秒的伽馬射線爆發，可能就是借發電機效應提取大量能量。新論文發布在《科學前緣》（Science Advances）期刊。

（首圖來源：NASA）

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