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

作者 | 發布日期 2020 年 03 月 17 日 18:13 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


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 公里、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(逾 9 倍太陽質量)坍塌後遺留下的核心,因此一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,新生中子星透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,研究團隊利用超級電腦開發模型,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,也稱駭新星)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,可能就是藉發電機效應提取大量能量。新論文發表在《科學前緣》(Science Advances)期刊。

(首圖來源:NASA

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