科学家探索磁星起源:宇宙中最强大的磁体

2019-11-08 | 见丰网
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科学家探索磁星起源:宇宙中最强大的磁体

北京时间11月5日消息,宇宙中最强的磁体是什么?它们又是如何由中子星演变而来?一个由德国和英国天体物理学家组成的团队找到了这个问题的可能答案。

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科学家用计算机模拟了类似心宿三的磁星是如何诞生的。该图像是轨道平面的剖面图,其中的填色代表了磁场的强度,而浅色的剖面线则反映了磁场线的方向

研究人员用大型计算机模拟演示了两颗恒星的合并如何产生强大的磁场。如果这些恒星以超新星的形式爆发,就可能形成磁星。来自海德堡大学、马克斯·普朗克学会、海德堡理论研究所和牛津大学的科学家参与了这项研究,详细的结果发表在近期的《自然》(Nature)杂志上。

宇宙中充满了磁场。例如,太阳具有一个磁力线的包络结构,其中的对流活动不断产生磁场。这项研究的第一作者、海德堡大学天文中心的法比安·施耐德(Fabian Schneider)博士解释说:“尽管大质量恒星没有这样的包络,但我们仍能在大约10%的大质量恒星表面观测到大规模的强大磁场。”尽管科学家在1947年就发现了这些磁场,但它们的起源至今仍是个谜。

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该图像是轨道平面的剖面图,其中的填色代表了磁场的强度,而浅色的剖面线则反映了磁场线的方向

有科学家在十多年前提出,两颗恒星相撞时会产生强磁场。然而,马克斯·普朗克学会计算中心的塞巴斯蒂安·奥尔曼(Sebastian Ohlmann)博士说指出,直到现在,我们还不能验证这个假设,因为没有必要的计算工具。这一次,研究人员使用了AREPO代码,这是一个高度动态的仿真代码,可以在海德堡理论研究所的计算机集群中运行。利用这一方法,研究人员对心宿三(Tau Scorpii,或τ Sco)的特性进行了解释。这是一颗距离地球约500光年的磁星。

2016年,法比安·施耐德和牛津大学的菲利普(Philipp Podsiadlowski)教授意识到,心宿三是一颗蓝离散星(blue straggler)。主流理论认为,蓝离散星是恒星合并的产物。“我们的假设是,心宿三在合并过程中获得了强大的磁场,”菲利普教授解释道。通过计算机模拟心宿三的形成,德英研究团队发现,两颗恒星合并过程中的强烈动荡可以产生类似的磁场。

恒星的合并十分频繁。科学家估计,银河系中大约10%的大质量恒星是合并过程的产物。施耐德博士表示,这与大质量磁星的出现频率相吻合。天文学家认为,这些大质量恒星在以超新星的形式爆发时可能形成了磁星。

同样的过程可能也会发生在心宿三爆发的时候。计算机模拟表明,由此产生的磁场足以解释磁星中异常强烈的磁场。海德堡理论研究所的弗雷德里希·勒普克(Friedrich Ropke)说:“磁星被认为是宇宙中磁场最强的天体,比人类产生的最强磁场强1亿倍。”(任天)

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【责任编辑:阿诺】
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