最新發現中子星上的磁熱點存活數百萬年

一項對中子星內磁場演化的研究表明，不穩定性可以產生強磁熱點，即使在恆星的整體磁場明顯衰減之後，也能在數百萬年的時間裡存活下來。研究結果將於4月4日(星期三)在利物浦的英國杜倫大學歐洲天文與空間科學周(EWASS)的Konstantinos Gourgouliatos博士提出。當一顆巨大的恆星消耗完核燃料並在超新星爆炸的引力下坍縮時會產生中子星。

在模擬中作為初始狀態的一種密集磁場，圖片版權：K. Gourgouliatos, R. Hollerbach, U. Durham, U. Leeds

這些密度非常大的天體半徑約為10公里，但質量卻比太陽大1.5倍。中子星有很強的磁場，並且快速旋轉，一般中子星每秒旋轉超過100次。中子星通常以磁場為模型，磁場有南北磁極，就像地球一樣。然而一個簡單的「偶極」模型並不能解釋中子星的困惑，比如為什麼它們表面的某些部分比平均溫度要熱得多。利茲大學的Gourgouliatos和Rainer Hollerbach利用利茲大學的ARC超級計算機進行了數值模擬，以了解當磁場在中子星內部演化時的複雜結構形式。

Gourgouliatos解釋道：新生的中子星並不均勻地旋轉——不同部分會以不同的速度旋轉。這樣就會使恆星內部的磁場變得像一個緊密球團。通過計算機模擬發現一個高度纏繞磁場是不穩定的。它自發的產生了結，從中子星表面產生，形成磁場比大型磁場強得多的。模擬結果表明，在超過100億特斯拉的情況下，可以產生半徑為幾公里的磁場和磁場強度。即使中子星的總磁場已經衰變，這個磁熱點也可以持續幾百萬年。

磁場結構在其不穩定後形成了結和磁點的形成。圖片版權：K. Gourgouliatos, R. Hollerbach, U. Durham, U. Leeds

這項研究可能對我們對中子星的理解有廣泛的影響。即使是整體磁場較弱的中子星也可能形成非常強的磁熱點。這可以解釋一些磁星的奇怪行為，例如奇異的SGR 0418+5729，它的自轉速率異常低，而且是一個相對較弱的大型磁場，但偶爾會爆發高能輻射。

博科園-科學科普｜參考期刊：天體物理期刊｜來自：皇家天文學會

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