科學家提出新理論解答宇宙磁性出現之謎

宇宙開始的時候並沒有磁性。在宇宙大爆炸之後，宇宙中出現帶電質子、電子以及氦和鋰原子核組成的熱氣雲。每一種粒子都能夠在各個方向產生磁場，但是這些磁場完全彼此抵消。Schlickeiser認為甚至在第一顆恆星出現之前，就存在一種極其微弱的磁場。這些微弱的磁場後來被恆星風和超新星所強化和拉伸。

Schlickeiser稱那種磁性能夠通過原子和亞原子微粒的旋轉自然產生。然而強大的磁性不會出現於初期宇宙，因為它需要重金屬元素。產生更加沉重的地磁元素反過來需要超新星。加利福尼亞大學的邁克爾-賴爾登說道：「如果你非常混亂的擺放許多充電線路，正如在宇宙初期發生的一樣，每一處的平均電流都是零，因此在任何宏觀水平都不存在淨餘磁性。」

魯爾大學理論物理研究所的物理學家Reinhard Schlickeiser提出了宇宙磁性形成理論

當宇宙形成大約38萬年的時候，有可能隨著熱氣雲溫度的降低，密度和壓力的變化會導致隨機磁島的形成。Schlickeiser稱，那些磁性如此弱小以至於對於周圍的氣體毫無影響。最終宇宙中的物質聚集成為恆星和星系，恆星並不需要重元素來形成，但是隨著它們冷卻和倒塌開始產生重元素。

恆星爆炸的噴射物壓縮了周圍的介質，而且用重元素豐富了周圍物質。據Schlickeiser所說，恆星風和爆炸的組合開始推動周圍的小型磁場，對它們進行了壓縮和強化。最終磁場就變得強大到足以推動周圍的等離子。與此同時，恆星開始創造那些能夠通過原子旋轉產生更強磁性的重元素。正是那種磁性形成了地球的磁場，而且也是你在北極光中看到的那種磁場。

這種隨機磁場的原始理論是由Schlickeiser和馬里蘭大學自然科學與技術研究所的Peter Yoon共同探索的。Yoon說道：「Schlickeiser提出通過等離子作用隨機放大磁場的新想法。你必須要有一個出發點開始探索，而Schlickeiser提出了一種理論。」

德國理論物理學家稱找到了宇宙磁場的形成原理

「大爆炸」之初，宇宙中充斥著由帶電質子、電子、氦和鋰的原子核組成的熾熱等離子體。雖然它們在運動中都能產生磁場，但是這些磁場的方向是隨機的，總體上會相互抵消。因此，宇宙原初磁場的形成一直是個謎。

來自德國波鴻魯爾大學理論物理研究所的科學家Reinhard Schlickeiser認為自己或許找到了答案。Schlickeise表示，早在宇宙中第一批恆星形成之前，局部地區由於物質漲落而形成十分微弱的磁場，這些微弱的磁場後來被第一批恆星發出的星風和超新星爆炸的衝擊波壓縮而得到增強和放大。

「宇宙大爆炸」發生38萬年之後，等離子體逐漸冷卻，由於溫度和壓力的分布不均，隨機形成了一個個磁性區域。這些區域的磁場非常微弱，只有約6千億分之一特斯拉（磁感應強度單位）。

隨著宇宙大爆炸後的物質逐漸冷卻，局部地區由於溫度和壓力的不同而形成了微弱磁場，隨後由於受到衝擊波的壓縮而逐漸增強

當時的磁場強度太低，對周圍的氣體物質不產生任何影響，但外圍的氣體物質卻在不斷壓縮磁場。而質量超大的恆星在爆炸中產生的衝擊波壓縮周圍的星際介質，也會壓縮星際介質中的原初磁場，使其增強。最終，磁場可增強到能推開周圍等離子體的程度。

天文學家發現宇宙中磁性最強的中子星

天文學家們日前在宇宙探測的過程中發現了一顆奇怪的中子星，它擁有超強的磁場，就象是一塊太空中的磁鐵，其磁性是以往發現的所有中子星中最強的。這種超強磁性的中子星的發現對現代的物理學及無線電脈衝的理論都形成的新的挑戰。

這顆中子星位於人馬座方向距離地球約10000光年的地方，它可以有規律的向外界發出同步無線電脈衝信號，磁性稍弱的中子星都沒有這種特性。我們只有通過X射線在宇宙中紅外線能量銷弱的時候才能夠看到這顆中子星。來自哥倫比亞大學的天文學家弗朗納多·卡米羅（音）稱，「此前，從來沒有人在一塊磁鐵上發現過無線電脈衝信號，這顆奇異的中子星的存在將改變我們對磁性物質的認識。」

中子星是宇宙中古老的巨大恆星爆炸後的殘留物質，也是一種超新星。它們的質量一般都要比太陽大許多，但這麼大的質量都被壓縮在直徑只有15英里的球體中，這使得它們成了一個密集的原子集合體。一般的中子星所發出的無線電波都與其自身的磁場特性有關，如果這些無線電波朝著地球的方向運動，天文學家們就可以通過無線電太空望遠鏡捕獲它們。

到目前為上，天文學家們已經發現了1700餘顆中子星，第一顆中子星是於1967年被發現的。由於中子星一般都有比較強的磁場，科學家們通常把10到12個中子星的磁場疊加為一個超強磁場，其磁場能量是一個普通的脈衝星的100倍到1000倍。只有達到這種強度的磁場才有可能釋放出怪異的無線電波。

來自哥倫比亞大學的天文學家大衛·哈爾福特（音）稱，「如此強大的磁場力量可以讓一般航空母艦就地掉頭，這種磁場強度是地球磁場的1000萬億倍。」

科學家們把這顆新發現的中子星命名為「XTE J1810-197」。由於這顆中子星可以發射出有規律的無線電波，科學家們曾推測在其周圍存在著由於宇宙X射線爆炸而形成的粒子云層，但這一理論很快就被否定了。根據現代磁性物質釋放無線電波的理論，卡米羅和他的同事在澳大利亞進行了一項實驗，他們對部分無線電波進行了觀測，結果發現強磁性物質可以釋放出間隔為5.5秒的脈衝波，這與中子星釋放出的無線電波驚人的相似。此後，他們又對這顆中子星進行了探測，而探測的結果使科學家們更加迷惑了。普通的中子星釋放的無線電波頻率越高就越弱，而這顆中子星卻不然。在無線電波頻率達到140G赫茲時，電波的能量依然很強，而這一數字已經是到目前為止探測到了最高的宇宙無線電波頻率了。令科學家們更加感到驚異的時，這顆中子

星釋放出的無線電波的能量還在一天天的增強，電波的脈衝節奏也時有變化，這一現象說明這顆中子星的磁場也在不斷的發生變化。

導致這些現象出現的原因是什麼呢？科學家們認為這顆中子星可能擁有兩個磁場，這兩個磁場位置的變化導致了整個中子星磁場性質的變化，進而使其釋放出的無線電波有了規律性的脈衝。來自美國國家無線電天文台的科學家斯科特·蘭塞姆（音）稱，「要解讀這些秘密，我們需要對這顆中子星進行進一步的探測，儘可能多的掌握其變化規律。隨著時間的推移，我們對這顆中子星的磁場變化的理解必然會越來越深入。」

6500光年外發現神秘磁星或擁有宇宙最強磁場

科學家們可能已經發現了迄今宇宙中最強大的磁場——它就存在於一顆死亡恆星的體內，這顆死亡恆星直徑僅有不到19公里，卻擁有與太陽相當的質量。這顆恆星的編號是SGR 0418+5729，距離地球約6500光年，在此之前科學家們曾經認為其擁有強度異常弱的磁場。然而近期利用歐洲空間局(ESA)的XMM牛頓空間望遠鏡開展的研究卻顯示它的磁場不僅不弱，而且很有可能是迄今存在於已知宇宙範圍內強度最高的磁場。天文學家估算認為其磁場的強度相當於家用電冰箱關門磁條強度的20萬億倍。

一顆距離地球約6500光年，編號為SGR 0418+5729的磁星近期被發現很有可能擁有迄今已知宇宙範圍內強度最高的磁場

這顆死亡的恆星屬於中子星的一種，被稱為磁星，這是一顆生前擁有巨大質量的恆星在崩塌爆炸之後留下的殘骸內核。這種內核密度極高並高速旋轉，在此過程中產生劇烈的X射線或伽馬射線輻射。

這項研究的第一作者，義大利帕維亞高等研究院的安德里亞·特里戈(Andrea Tiengo)博士表示：「直到最近，所有的數據都顯示這顆磁星擁有所有其同類中最弱的磁場強度。」他說：「我們認為其磁場強度要比一般的磁星低100倍左右，要理解這一結果是一大挑戰。然而，我們現在開始懷疑磁星SGR 0418的內部事實上可能蘊藏著遠比我們想像的強大得多的磁場，其強度遠遠超出了我們現有的分析手段極限。」

SGR 0418最早是在2009年由美國宇航局的費米空間望遠鏡和俄羅斯的格洛納斯-光子天文台發現的。當時天文學家們認定這顆磁星的磁場弱的異乎尋常，但是歐洲XMM牛頓望遠鏡隨後進行的測量給出了不同的結果。

磁星以幾秒的周期高速自轉，通過對這種自轉性質的測量，研究人員可以得到有關這顆磁星磁場的具體信息。 於是特里戈博士和同事們運用一種新的方法，放棄傳統的自轉研究方法，轉而從其發出的X射線輻射變化中尋找線索。他們進行的計算顯示磁星SGR 0418的磁場強度約為1000萬億高斯，而相比之下，地球內核磁場的強度僅有大約25高斯。

物理學家們認為磁星磁場強度的上限大約是10萬萬億高斯，但到目前為止還從未在宇宙中找到這樣的案例。特里戈博士表示：「為了解釋我們的觀測結果，這個磁星必定擁有超強磁場，扭曲的磁場線在其地表附近強度達到1015高斯，但延伸僅有數百米。」他說：「平均而言，這個磁場可以顯得非常弱，這正是之前的研究所認為的結果。然而現在我們得以窺探這顆磁星的地表精細結構，從而發現其超強磁場的屬性。」

研究人員希望這項方法將在未來幫助發現更多類似的隱藏在宇宙之中的磁星。諾伯特·斯卡特爾(Norbert Schartel)是歐空局XMM牛頓空間望遠鏡項目科學家，他說：「XMM牛頓望遠鏡給出的光譜數據，加上全新的分析方法，讓首次對這樣一顆磁星進行的詳細測量成為可能，確認其為迄今宇宙中發現的最強磁場案例。我們現在擁有了探查磁星的嶄新手段，這將幫助限定有關這些奇異天體的物理模型。」

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