何謂磁星

devilevano1 · 發表於 2013-5-28 12:56:10

簡介

磁星是具有磁場的小型中子星，其磁場強度比地球上人工磁場的強度要高10億倍，它們是宇宙中最強大的磁體。
磁星的半徑不過10公里，其質量卻是太陽的1.5倍。迄今為止，磁星的形成仍然是一個謎。由於磁星是以X射線的形式發射大量能量，因此它們的壽命僅為1萬年。

畫家筆下的磁星想像圖
磁星繞軸自轉的速度異常快，因此它們會像燈塔發射信號燈一樣，定期向宇宙中發出一束輻射。儘管這些X射線不會接觸地球表面，但科學家們還是能藉助X射線望遠鏡看見它們。很久以來，天文學家們總認為已經足夠了解磁星的屬性，即儲存在磁星內磁場的內部能量會以相對低能的X射線發射出來。然而，這一認識已被荷蘭空間研究組織的天文學家盧西恩·柯依伯推翻了，他借助INTEGRAL望遠鏡證實，磁星發出的輻射及其能量水平都要大得多。
磁星體和脈衝星同屬於中子星。中子星是一種超密度的小恆星體，它是大規模星體作為超新星死亡和爆炸後的形成物。在銀河系內，人類已知的脈衝星超過1800顆，但磁星的數量要少很多。一般脈衝星自身旋轉非常快，並大量釋放強有力的無線電波。由於所釋放的電波非常普通，以至於科學家在上世紀60年代發現這種電波時，還以為是外星文明發來的某種信號。與之形成鮮明對比的是，磁星是一種旋轉很慢的中子星，其能量來自於人們無法想像的宇宙中最強大的磁場。磁星是一種非常奇異的星體，人類認識到它的存在僅有十年的時間，而且科學家在銀河系中只發現了寥寥幾顆磁星。這些磁星能夠發射出強大的X射線和伽馬射線並能夠發出耀眼的光芒，有時它們所發出的光比太空中所有X射線源加起來的總合還要耀眼。

SGR 1900+14周圍的一個光環
如今已知的磁星有：SGR 1806-20，位於人馬座，距離地球50000 光年；SGR 1900+14，是在超新星爆發中爆炸的超大恒星的內核；1E 1048.1至5937，位於船底座，距離地球9000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；等等。另外，截至2004年12月，已知的“軟伽瑪射線復發源”有4顆，“不規則X射線脈衝星”有5顆，另有5顆疑似天體等待證實。

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devilevano1 · 發表於 2013-5-28 12:56:11

形成

專家認為軟伽馬射線復現源是磁星或具有超強磁場的中子星
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（108 Tesla），在某些情況更可達1,000億特斯拉（1011 T，1015 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。

專家認為軟伽馬射線復現源是磁星或具有超強磁場的中子星

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（週期約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。

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devilevano1 · 發表於 2013-5-28 12:56:12

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射線暴及伽瑪射線暴，天文學家把這種天體稱為“軟伽瑪射線復發源”。

SGR1900+14在銀河系中的位置

如果把一顆磁星看成為“軟伽瑪射線復發源”，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，隨著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。

devilevano1 · 發表於 2013-5-28 12:56:13

影響

超強磁場的影響：一個強度超過10 GTesla（1010 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。

磁星想像圖

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。

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devilevano1 · 發表於 2013-5-28 12:56:14

事件

三萬光年外磁星爆發耀眼光環如太空煙火
天文學家曾利用美國宇航局的“雨燕”(Swift)衛星和費米伽馬射線太空望遠鏡 (Fermi Gamma Ray Space Telescope)，觀察距離地球30000光年的一個恆星殘餘物中頻繁發生的一些高能伽馬射線爆發，這種爆發宛如天國煙火。這些美麗的天上“煙火”是從一種被稱作“軟γ射線復現源”(soft-gamma-ray repeater)的，非常罕見的中子星中發出的。這種天體會時不時地噴發出一系列X射線和伽馬射線。
這個天體位於南天的矩尺座，人們早就知道它是一個X射線源。在過去的兩年間，天文學家已經鑑別出它發出的脈衝射電和X射線信號。2008年10月3日，它產生一系列規模不大的爆發，之後經歷一段平靜期，然後在2009年1月22日重新爆發，且強度激增。

Swift's X-Ray望遠鏡捕捉到正在燃燒的中子星，SGR J1550-5418的周圍一個正在擴大的光環

因其最近重新爆發，天文學家將這一天體歸為“軟γ 射線復現源”(soft-gamma-ray repeater)，這類天體目前僅發現了6顆。2004年，另一顆“軟γ 射線復現源”產生的超強爆發，從50000光年外對地球上層大氣產生顯著影響。科學家認為，這一輻射源是一顆高速旋轉的中子星——一顆非常緻密，像城市一樣大的超新星遺骸。雖然它的直徑僅有12英里，但是它的質量超過太陽。這一天體被編號為SGR J1550-5418。
雖然中子星一般都擁有強大的磁場，但是一個中子星群體可以展現出比單個中子星強1000倍的磁場強度。這些所謂的“磁星”（magnetar）在宇宙中擁有最強的磁場。SGR J1550-5418每2.07秒旋轉一周，是世界上旋轉速度最快的磁星。天文學家認為，磁星通過它們磁場裡的強大能量，為它們的爆發供能。

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