解開磁星之謎

在模擬圖中，一些恒星的磁場線會相互纏繞形成一個環(huán)形(藍色)。突出并且穿越表面（紅色）的磁場線被內(nèi)部纏繞的環(huán)形磁場線固定在一起，并保持穩(wěn)定。這由示意圖（右下）和星形切口（右上）說明。場在數(shù)億年中緩慢向外漂移，然后會扭曲成網(wǎng)球上的接縫形狀（左下），隨后從恒星上消失。

雖然您可能從未想過普通條形磁鐵和恒星之間存在的相似性，但天文學(xué)家確實想過，并且他們已經(jīng)弄清楚為什么這兩個不同的物體有時會驚人地相似。

許多恒星（例如我們的太陽）上的磁活動在幾天、幾周和幾年內(nèi)發(fā)生很大的變化。磁場會在不同地點突然出現(xiàn)和消失，整體強度隨時間而變化。但是有一些恒星的磁場強大而穩(wěn)定，擁有與條形磁鐵類似的平穩(wěn)靜態(tài)磁場。 天文學(xué)家稱它們?yōu)榇判恰?/p>

在這些磁星的磁場就像條形磁鐵一樣，磁場線從南北兩極發(fā)出，并像完美的南瓜骨架線一樣向外循環(huán)，將一極連接到另一極。

磁星是中子星的一種，被認為具有極強的磁場（~109 至 1011 T，~1013 至 1015 G）。[1]

磁場衰減為高能電磁輻射的發(fā)射提供動力，尤其是 X 射線和伽馬射線。 [2]關(guān)于這些物體的理論是由羅伯特·鄧肯和克里斯托弗·湯普森于 1992 年提出的。 [3]該理論隨后由 Bohdan Paczyński[4] 及其提倡者發(fā)展起來。 [5]該理論解釋了 1979 年 3 月 5 日探測到的來自大麥哲倫星云的伽馬射線爆發(fā)，以及我們銀河系內(nèi)其他亮度較低的爆發(fā)。[6][7]在接下來的十年中，磁星假說被廣泛接受，被認為是對軟伽瑪中繼器(SGRs)和異常x射線脈沖星(AXPs)的合理解釋。在2020 年，研究者們從磁星中檢測到快速射電暴 (FRB)。

與其他中子星一樣，磁星的直徑約為 20 公里（12 英里），質(zhì)量約為 1.4 個太陽質(zhì)量。

它們是由質(zhì)量為太陽10-25倍的恒星坍縮形成的。一顆磁星內(nèi)部的密度非常大，以至于一湯匙這種物質(zhì)的質(zhì)量將超過1億噸。 磁星與其他中子星的區(qū)別在于，它們具有更強的磁場，并且相比之下自轉(zhuǎn)更慢。大多數(shù)磁星每兩到十秒旋轉(zhuǎn)一次，[14] 而典型的中子星每秒旋轉(zhuǎn)一到十次。 [15]磁星的磁場會產(chǎn)生非常強的x射線和伽馬射線的特征爆發(fā)。磁星的使用壽命很短。 它們強大的磁場在大約 10,000 年后衰減，此后它們將會停止活動，強 X 射線的輻射也會停止。參考目前可以觀測到的磁星的數(shù)量，據(jù)估計銀河系中不活動的磁星數(shù)量為 3000 萬或更多。

磁星的特征是它們具有約為109 ~ 1011 T.[17]的超強磁場。這些磁場比任何人造磁鐵都強一億倍，[18] 比地球周圍的磁場強約一萬億倍。 [19]地球的地磁場為 30-60 微特斯拉，釹基稀土磁鐵的磁場約為 1.25 特斯拉，磁能密度為 4.0 × 105 J/m3。 相比之下，磁星的 1010 特斯拉場的能量密度為 4.0 × 1025 J/m3，E/c2 的質(zhì)量密度是鉛的10000倍以上。磁星的磁場即使在 1,000 公里的距離內(nèi)也是致命的，因為強磁場會使組成物體的原子的電子云發(fā)生扭曲，將已知生命形式的化學(xué)組成改變?yōu)椴豢深A(yù)估的狀態(tài)。 [20]地球和月球之間的平均距離為 384,400 公里（238,900 英里），而一顆磁星在地球到月球的一半距離處，可以剝離地球上所有信用卡的磁條信息。 [21]截至2010年，它們是宇宙中探測到的磁力最強的天體。 [16] [22]

正如 2003 年 2 月《科學(xué)美國人》的封面故事所述，在磁星強度的磁場中會發(fā)生非常奇特的事情?！癤 射線光子很容易一分為二或合并。真空本身被極化，類似于方解石晶體一樣，具有強烈的雙折射。原子被變形成細長圓柱體，比電子的量子相對論德布羅意波長還要薄?！盵6]在大約105特斯拉的磁場中，原子軌道會變形成棒狀。在 1010 特斯拉，一個 1.06 × 10?10m 的氫原子會變成一個比正常直徑小 200 倍的紡錘體。 [6]

BY: Robert Roy

FY:Starry

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