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"磁星"(Magnetar)是中子星的一種,它們均擁有極強的磁場,透過其產生的衰減,使之能源源不絕地釋出高能量電磁輻射,以X射線及伽瑪射線為主。
磁星的理論於1992年由科學家羅伯特·鄧肯(Robert Duncan)及克里斯托佛·湯普森(Christopher Thompson)首先提出,在其後幾年間,這個假設得到廣泛接納,去解釋軟伽瑪射線復發源(soft gamma repeater)及不規則X射線脈衝星(anomalous X-ray pulsar)等可觀測天體。
據中國青年報2019年4月11日發布消息顯示,近日,中國科學技術大學薛永泉教授等人領銜的中美合作科研團隊發現了一個持續約7小時的獨特X射線輻射信號,這個信號來自約66億光年外。各種關鍵觀測數據均表明,該信號極有可能源於雙中子星合併之後產生的磁星。國際權威學術期刊《自然》4月11日刊登了這個重大研究發現。
概述
磁星是具有強磁場的恆星。通常光譜型為A,磁場可以強到3特(斯拉)。磁星的磁場強度還在變化,故又稱磁變星。磁變星大多為A型特殊星。一部分磁變星,不僅磁場周期性變化,光度和光譜也變化。光變周期1~25天,變幅一般不超過0.1等。
形成
當一顆大型恆星經過超新星爆發後,它會塌縮為一顆中子星,其磁場也會迅速增強。在科學家鄧肯及湯普森的計算結果當中,其強度約為一億特斯拉(10^8 Tesla),在某些情況更可達1,000億特斯拉(10^11 T,10^15 Gauss),這些極強磁場的中子星便被稱為"磁星"。而地球表面的天然地磁場強度,在赤道附近約3.5×10^-5 T,在兩極附近約7×10^-5 T。[1]
一顆超新星在爆發期間,自身可能會失去約10%的質量,一顆質量為太陽的10倍到30倍的恆星,在避免塌縮成黑洞的情況下,它們需要放出更大的質量,可能為自身的80%。據估計,每大約十顆超新星爆發中,便會有一顆能成為磁星,而非一般的中子星或脈衝星。在它們演變成超新星前,自身需擁有強大磁場及高自轉速度,方有機會演化成磁星。有人認為,磁星的磁場可能是在中子星誕生後首十秒左右,透過熾熱內核物質的對流所產生的,情形就如一台發動機。如果在對流現象發生期間同時擁有高自轉速度(周期約10毫秒左右),其產生的電流足以傳遍整顆天體,便足夠把其自轉動能轉為其磁場。相反,如果天體的自轉速度較慢,其內核物質的對流所產生的電流不足以傳遍整顆天體,只在局部區域流動。
短壽命
一顆磁星的外層含有等離子及以鐵為主的重元素,在張力產生期間,天體會出現"星震"(starquake),這種地震能使天體釋放強大能量,包括釋出X射線暴及γ射線暴,天文學家把這種天體稱為"軟γ射線復發源"。
如果把一顆磁星看成為"軟γ射線復發源",它們的壽命相當短暫。"星震"會釋出大量物質及能量,當中物質被困在自身的強大磁場中,繼而在數分鐘內蒸發殆盡,另外其他能以放射形式釋出的物質,其動能來自天體的角動量,使磁星的自轉速度減慢,且比其他中子星減得更快。轉速減慢會連帶其強大磁場一同減弱,到大約一萬年後磁星的"星震"停止,期間仍會釋出X射線,天文學家將之稱為"不規則X射線脈衝星"。再過大約一萬年後,其活動幾近停止。"星震"屬於一種瞬間的大型破壞,當中一些給人們直接記錄,例如2004年12月27日的SGR 1806-20,隨着天文望遠鏡的精確度日高,預計在未來人們能記錄更多類似現象。[2]
已知的磁星
SGR 0525-66,位於大麥哲倫雲,人類發現的首顆磁星(1979年)。
SGR 1806-20,位於人馬座,距離地球50,000光年。
SGR 1900+14,位於天鷹座,距離地球20,000光年。
SGR 0501+4516,2008年8月22日被發現。
1E 1048.1-5937,位於船底座,距離地球9,000光年。該恆星在演變為磁星前,其質量估計為太陽的30到40倍 。
影響
一個強度超過10 GTesla(10^10 T)的磁場,在地月距離的一半位置就足以將地球一張銀行信用卡給消磁。一顆以釹元素製成的稀土磁石,其磁場強度約為1 Tesla,而地磁場的強度則為30至60 μT,不少用作數據儲存的磁性媒體,可在短距離下以毫特斯拉的磁場把數據刪除。
在距磁星1,000公里的範圍內,其強大磁場足以置人於死地,水份的反磁性可把細胞組織撕碎。一顆質量達太陽1.4倍的磁星,在相同距離範圍內,其潮汐力也足以致命,如果把一個人放在這種地方,其20000牛頓以上的拉力足以把這個人撕開兩段。[3]
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