宇宙中磁性最強的天體又起新爭議
1.
對於我們而言，夜空中那些閃爍的繁星似乎是永恆存在的。然而，就像地球上的生命一樣，恆星也有其生命周期。那些比太陽質量大8倍的恆星，會在超新星爆炸中結束生命，並留下兩個產物：中子星（質量更大的會形成黑洞）和超新星遺迹。由於這兩個物體都有一個共同的起源，並且是在一次爆炸中產生的，因此一同研究它們將有助於更好地理解這些物體及其起源。
中子星隱藏著許多的秘密，它們並非都一樣，有的中子星非常難以描述。有一些中子星具有很強的磁場，被稱為脈衝星，會向空中釋放出強烈的光束。有的則擁有比正常高出很多倍的磁場——是太陽磁場強度的千萬億倍。這些高度磁化的中子星會釋放出無可估量的X射線和伽馬射線，它們就是磁星。目前，天文學家在銀河系、大麥哲倫星系、小麥哲倫星系中發現了大約30個磁星和磁星的候選。
一直以來，研究人員都在為這些磁場是如何形成而苦思冥想，爭論不休。最近，一項關於磁星的新研究所得到的結果似乎可以將一個廣受支持的理論排除在外。
2.
一開始，天文學家認為磁星是在超新星爆發的過程中獲得磁場的。當一顆中子星在最初形成時，如果它開始以每秒1000轉的速度快速地旋轉，那麼它就有可能引發劇烈的內部運動，從而在一種所謂的「發電機效應」下放大磁場。
多年來，也有其他機制被相繼提出，但發電機模型仍然是最受歡迎的。2006年，天體物理學家Jacco Vink將產生磁星的爆炸與產生普通中子星的爆炸進行了比較。他發現這兩種超新星爆炸所釋放的能量規模差不多，而根據發電機模型的預測，產生磁星的爆炸應該比典型的超新星爆炸能量更高。Vink的這一發現讓一些科學家倍感驚訝。
如果事實真如Vink所發現的那樣，那麼發電機模型就無法解釋磁星的產生。那還有怎樣的過程可能產生磁星呢？另一個主要的觀點認為，並非所有的普通恆星都具有相同的磁場強度，也許磁星只是那些本身就具有特彆強的磁場的恆星所遺留下的最終產物。天體物理學家稱之為「化石場」模型，即磁星的磁場是原恆星磁場的遺迹，或者說是化石。
然而，這些都只能算是合理的想法，天體物理學家們卻無法確認它們的正確性。
3.
最近，阿姆斯特丹大學天體物理學家Ping Zhou與Vink等人進行了一項新的研究，他們通過分析最初產生磁星的超新星遺迹，來確定磁星與其他的差異。
如果一顆磁場超大的大質量恆星坍縮，它的超新星看起來應與普通超新星差不多。但是，通過發電機效應產生的磁星應該來自超大質量的恆星。這些巨型恆星會產生具有獨特元素特徵的超新星遺迹。
○ 超新星殘骸R103的中心是一顆磁星。| 圖片來源：NASA/CXC/University of Amsterdam
研究人員先從10個已知包含磁星的超新星遺迹開始。他們檢查了其中能發射出足夠的X射線輻射的3顆星體，對它們的輻射進行了詳細的分析。接著，研究小組將每一顆超新星殘骸分割成小塊，明亮區域的被分成更小的塊（因為這些區域會釋放出大量輻射），以此最大化從中能獲得的細節；較暗的區域被分成較大的塊。
研究小組從每一塊都提取出那裡的氣體元素的構成信息，這種方法使它們得到了一幅關於超新星殘骸組成的更精確圖像。據他們估計，這些超新星來自於質量是太陽10到20倍的恆星——這意味著它們的質量比發電機模型所預測的產生磁星所需的質量要小得多。
他們還發現，這些超新星的能量與典型的超新星相似，並沒有如發電機模型預測的那樣更高。有天體物理學家認為，Zhou和Vink的發現為支持化石場模型提供了一個很好的故事。
4.
雖然就目前證據來看，發電機模型似乎已徘徊在「出局」的邊緣，但研究人員慎重地表示，這個問題並沒有得到解決。Zhou指出，雖然他們的發現更多地支持了化石場模型，但這並不代表他們已經確認可以排除發電機模型。其中一個挑戰便是樣本不足，天文學家只知道10個有超新星遺迹的磁星，而這其中又只有3個具有足夠的亮度可供詳細研究。
即使研究人員最終確定化石場模型可以解釋磁星的產生機制，這個故事也仍不完整。到那時，關於磁星的另一個問題又會應運而生：為什麼有的普通恆星可以擁有極高的磁場？而關於這個問題，類似的爭論也在繼續……
參考鏈接：
https://arxiv.org/pdf/1909.01922.pdf
https://www.quantamagazine.org/magnetars-attract-new-controversy-over-their-origins-20191028/
