天文学家发现一颗磁场强大的奇异恒星
文：莫心海
在浩瀚的已知宇宙中，磁星是一种非常奇妙的天体。这些星星的尺寸很小，但质量却是惊人的。它们将多个太阳的质量压缩到一个城市大小的球体中。而且它们拥有令人难以置信的强大磁场，比环绕我们地球的磁场强数万亿倍，磁星的磁场强大到可以撕裂恒星的表面，释放出数十亿光年范围内都可见的强大能量爆发。天文学家仍然不太确定磁星是如何形成的。
双星系统 HD 45166 中一颗奇异恒星的艺术印象图。这颗恒星令人惊讶的强大磁场在周围形成了一层捕获的粒子的笼罩，并暗示这颗恒星未来可能转变为磁星。图片来源：ESO/L。Calçada （CC by 4.0）
据《科学美国人》2023年8月17日报导，阿姆斯特丹大学的托默·谢纳尔 (Tomer Shenar) 和他的同事研究了距离地球约 3,000 光年的一对恒星，它们统称为 HD 45166。这对恒星中的一颗此前已被确定为沃尔夫-拉叶星——一颗非常罕见、炽热、巨大的恒星。这些恒星已经耗尽了氢燃料，转而燃烧氦气，这使得它们更加明亮，并产生强烈的恒星风，可以吹走它们的外层。通过对这颗恒星进行更详细的研究，谢纳尔团队发现这是一颗特别不寻常的沃尔夫-拉叶星，其磁场强度为 43,000 高斯。相比之下，地球的磁场只有微不足道的半高斯，而我们太阳的磁场也只有几高斯。这使得这颗质量是太阳两倍的恒星成为迄今为止发现的磁性最强的大质量恒星。“我们从未在这些类型的恒星中检测到磁场，”谢纳尔说。“事实证明它具有极其强大的磁场，它是成为磁星的主要候选者。” 该研究今天发表在《科学》杂志上。
谢纳尔的团队利用夏威夷莫纳克亚山上的加拿大-法国-夏威夷望远镜，以及来自巴西国家天体物理实验室、智利拉西拉天文台和西班牙加那利群岛罗克德洛斯穆查霍斯天文台的数据，通过一个称为塞曼—多普勒成像，从磁场对恒星光偏振的改变中梳理出恒星磁场的细节。研究人员随后对沃尔夫-拉叶星的历史进行了模拟，发现这颗恒星很可能是两颗富氦恒星合并在一起的结果。
磁星是中子星的一种，我们银河系中已知的磁星大约只有 30 颗，是大质量恒星结束生命后留下的残余核心。许多中子星是通过超新星诞生的——当恒星爆炸性死亡留下直径仅 10 英里的致密压缩核心时，就会产生这样的中子星。这种极端的压缩——以及与之相关的核心旋转增强，使其每秒旋转数十次——原则上可以增强任何早先存在的磁场，达到磁星的水平：大约 100 万亿高斯。
这是一个强大到可以扭曲原子中电子轨道的磁场。例如，氢在磁星磁场中会被压缩约 200 倍。如果这样的磁星被放置在月球绕地球运行的轨道上，它将擦除地球上的大多数信用卡和硬盘驱动器。如果你接近磁星 600 英里以内，你体内的原子就会变得如此扭曲，以至于你的基本生物化学会崩溃——导致你立即死亡。阿姆斯特丹大学的贾森·赫塞尔斯说：“磁场可以产生如此大的应力，以至于它会破裂恒星的外壳，从而引发大规模的恒星地震，释放出大量的能量。”
根据他们的估计，谢纳尔和他的团队提出，几百万年后，HD 45166 的异常磁性沃尔夫拉叶星将在一颗中子星形成超新星中结束其生命，从而产生一颗全新的磁星。
天文学家尚未成功测量许多中子星的磁场，但理论计算表明其中 10% 至 40% 可能是磁星。为什么一些中子星会产生超强磁场，而另一些中子星却不会，这是一个悬而未决的问题。HD 45166 中的沃尔夫-拉叶星的情况被认为是一个特别不寻常的例子，并不代表所有磁星都会遵循的路径。磁星也可能是由合并的中子星产生的，或者是由一个特别靠近轨道的伴星旋转起来的中子星产生的。
磁星也被认为是一些快速射电爆发（FRB）的原因，观察者发现这些快速射电爆发是从散布在宇宙中的神秘来源发出的强大但短暂的无线电波爆发。磁星如何产生 FRB 尚不确定，但像 HD 45166 这样的系统可以为解决这个难题提供有用的线索。
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来源：正见新闻网