磁星是目前宇宙中能观察到拥有最强磁场的一种中子星,然而它们的磁场起源仍有分歧。最近,根据德国马克斯‧普朗克天体物理研究所、巴黎地球物理研究所(IPGP)科学家们合作开发的新模型,磁星磁场可以在中子星的形成过程中放大。
中子星是宇宙中极度紧凑的物体,密度排名紧接在黑洞之后,典型中子星半径仅11公里、但包含1~2倍太阳质量。其中,磁星是拥有最强磁场的一种中子星类型,比普通的中子星磁场还要强1,000倍,特征是X射线与伽马射线爆发,然而它们的起源仍存在争议。
通常,中子星为大质量恒星(超过9倍太阳质量)坍塌后遗留下的核心,因该些理论假设中子星磁场可以继承自原本的恒星,换句话说,中子星磁场可完全由坍塌前核心的磁化强度确定。然而问题在于,恒星爆炸前的磁场若极强,可能会导致恒星减速旋转,那么最终中子星的转速应该很缓慢,但我们知道事实并非如此──现在已知最高转速的中子星PSR0535-69,转速高达每秒1968转。
因此,马克斯‧普朗克天体物理研究所(MPA)团队研究人员Thomas Janka认为,中子星可能是在自身形成过程中才产生极端磁场。
在恒星坍塌的最初几秒钟内,新生中子星通过发射微中子冷却下来,这种冷却引发强烈的内部对流,类似锅子内沸腾的水,并可能导致原本存在的弱磁场增强,此机制即发电机理论(dynamo effect)。
为了测试这种理论正不正确,研究团队利用超级计算机开发模型,模拟结果显示中子星的初始弱磁场确实一路放大到1016G。
这项结果也可为极超新星(superluminous supernova/hypernova,也称黑新星)提供一点见解。极超新星爆炸所发出的光比普通超新星多100倍,有时还伴随持续数十秒的伽马射线爆发,可能就是借发电机效应提取大量能量。新论文发布在《科学前缘》(Science Advances)期刊。
(首图来源:NASA)