宇宙最強的磁體有多強?它們是怎麼產生的?

2020-12-03 關注未來世界

磁場看不見摸不著，然而它在宇宙中無處不在。地球有地磁場，它是由地球核心所蘊含的巨量的磁性材料產生的；太陽有太陽磁場，將太陽籠罩在一個磁力線形成的包絡結構當中，它是由太陽自身的循環對流活動維持的。還有一些比太陽質量大得多的恆星，它們的成員當中大約有十分之一，其周圍籠罩著強大的磁場。早在1947年，科學家就已經發現了這些磁場，但對於這些強大的磁場是如何產生的，科學家一直在努力弄清楚。

十多年前，有學者提出，在兩顆恆星相撞時，可能會產生很強的磁場。並且，假如這些恆星以超新星的形式爆發，就可能產生「磁星」。「磁星」就是宇宙中最強的磁體，它的磁場比人工製造的最強的磁場要強上1億倍。然而，要證明這個假設並不是一件簡單的事。

恆星之間發生合併是宇宙中比較常見的事件。科學家估計，銀河系中大約10%的大質量恆星是恆星合併事件的產物，這個概率跟「磁星」出現的頻率基本吻合。但這種統計概率上的契合併不能直接證明恆星合併、超新星爆發等事件與「磁星」誕生之間的因果關係。

距離地球約500光年之外，有一顆公認的、典型的「磁星」，名叫「心宿三」。2016年，海德堡理論研究所的法比安·施耐德和牛津大學的菲利普教授意識到，「心宿三」是一顆藍離散星，基本可以確定它是由恆星合併事件產生的。

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用大型計算機模擬了心宿三誕生的過程，他們使用海德堡理論研究所的計算機集群，運行了AREPO代碼，這是一個高度動態的仿真代碼。研究結果表明，兩顆恆星合併過程中會產生激烈的動蕩，這種極端的條件下確實能夠產生宇宙最強的磁場。這項研究結果近期發表在國際頂級學術期刊《自然》上。

結語

「心宿三」是一顆典型的「磁星」，科學家用計算機模擬了兩顆恆星相撞產生「心宿三」的過程，帶我們一窺「宇宙最強磁體「的身世之謎。

參考資料：Schneider, F.R.N., Ohlmann, S.T., Podsiadlowski, P. et al. Stellar mergers as the origin of magnetic massive stars, Nature 2019, 574: 211-214.

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