一些中子星如何成為宇宙中最強(qiáng)的磁鐵？一個(gè)德英天體物理學(xué)家小組已經(jīng)找到了一個(gè)可能的答案，來回答磁星是如何形成的。科學(xué)家們使用大型計(jì)算機(jī)模擬來演示兩顆恒星的合并，是如何產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的。如果這樣的恒星在超新星中爆炸，就會(huì)產(chǎn)生磁星。

來自海德堡大學(xué)，馬克斯普朗克學(xué)會(huì)，海德堡理論研究所和牛津大學(xué)的科學(xué)家參與了這項(xiàng)研究，其研究結(jié)果發(fā)表在《自然》上。宇宙被磁場(chǎng)纏繞在一起，例如，太陽有一個(gè)包絡(luò)，其中對(duì)流不斷地產(chǎn)生磁場(chǎng)。

研究的第一作者、海德堡大學(xué)天文學(xué)中心的Fabian Schneider博士解釋說：即使大質(zhì)量恒星沒有這樣的包絡(luò)，仍然在其中大約10%的表面觀察到一個(gè)強(qiáng)大的大規(guī)模磁場(chǎng)。雖然這樣的現(xiàn)象是在1947年發(fā)現(xiàn)，但它們的起源至今仍難以捉摸。十多年前，科學(xué)家們提出，當(dāng)兩顆恒星相撞時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)。慕尼黑附近加青市Max Planck Society計(jì)算中心的Sebastian Ohlmann博士說：但直到現(xiàn)在，還無法驗(yàn)證這個(gè)假設(shè)，因?yàn)槲覀儧]有必要的計(jì)算工具。

這一次，研究人員使用了AREPO代碼，一種運(yùn)行在海德堡理論研究所(HITS)計(jì)算機(jī)集群上高度動(dòng)態(tài)的模擬代碼來解釋Tau Scorpii(τSco)的特性，Tau Sco是一顆距離地球500光年的磁性恒星。牛津大學(xué)的Fabian Schneider和Philipp Podsiadlowski意識(shí)到τSco是一個(gè)所謂的藍(lán)色流浪者。流浪者者是合并恒星的產(chǎn)物：藍(lán)星。假設(shè)Tau Scorpii在合并過程中獲得了強(qiáng)大的磁場(chǎng)。通過對(duì)τSco的計(jì)算機(jī)模擬，德國和英國的研究小組現(xiàn)在已經(jīng)證明，兩顆恒星合并期間的強(qiáng)烈湍流可以產(chǎn)生這樣的場(chǎng)。

恒星合并相對(duì)頻繁，科學(xué)家們假設(shè)銀河系中大約10%的大質(zhì)量恒星都是這種過程的產(chǎn)物，這與磁性大質(zhì)量恒星的發(fā)生率非常一致。天文學(xué)家認(rèn)為這些恒星在超新星爆炸時(shí)可以形成磁星。當(dāng)τSco在其生命周期結(jié)束時(shí)爆炸時(shí)，也可能發(fā)生這種情況。計(jì)算機(jī)模擬表明，產(chǎn)生的磁場(chǎng)足以解釋磁星中異常強(qiáng)的磁場(chǎng)。磁星被認(rèn)為具有宇宙中最強(qiáng)的磁場(chǎng)，比人類產(chǎn)生的最強(qiáng)磁場(chǎng)強(qiáng)1億倍。大約10%的“大質(zhì)量”恒星(超過太陽質(zhì)量1.5倍的恒星)具有強(qiáng)大的大規(guī)模表面磁場(chǎng)。

主序列和前主序列恒星的合并可以產(chǎn)生這樣強(qiáng)的磁場(chǎng)，合并后的大質(zhì)量恒星的預(yù)測(cè)約占百分之十。本研究研究了兩顆大質(zhì)量恒星結(jié)合的三維磁流體力學(xué)模擬，并跟蹤了合并產(chǎn)物的演變。在模擬中產(chǎn)生了強(qiáng)大磁場(chǎng)，合并后的恒星會(huì)重新煥發(fā)青春，因此它看起來比其他同時(shí)代的恒星更年輕，更藍(lán)。這種巨大的藍(lán)星似乎很可能是磁星的祖先，也許會(huì)引起所觀察到的一些神秘快速射電爆發(fā)，而且它們的超新星可能會(huì)受到其強(qiáng)大磁場(chǎng)的影響。

博科園｜研究/來自：海德堡大學(xué)

參考期刊《自然》

DOI: 10.1038/s41586-019-1621-5

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