磁星是什麼星球
較少有人聽說磁星,畢竟磁星的概念出現得比較晚,且相對稀少。磁星屬於中子星,是中子星磁性最強的一類星球,大致占被發現的中子星的十分之一,這也是磁星不被人熟知的原因。
1.4倍以上的太陽質量的恆星後期,往往會產生超新星爆發。留下的殘骸彙集後,質量在太陽質量的1.4倍的時候,此時電子簡併力難以抗衡萬有引力產生的強大壓力,電子被壓入質子中,成為類中子或中子。物質由中子構成,中子之間受到強大的擠壓力,中子本身遭到壓縮。由中子簡併力,也就是強大的中子之間的排斥力抗衡強大的引力,我們把這種由中子構成的星球稱為中子星,
中子星是由受到強大擠壓力的中子構成,其密度甚至比沒有受到擠壓力的原子核的密度還要大。因此,物質極其緻密。由於繼承了之前的角動量,在體積極大縮小的情況下,中子星只能無奈地通過極快的自轉角速度,實現角動量的守恆。因此,所有的中子星自轉角速度都是很快的。
我們知道,自轉速度與磁場強度關係密切,二者成正比關係。因此,所有的中子星都擁有著強大的磁場。
中子星形成的強大磁場,會在中子星的兩極地區形成強大的電磁輻射。這些電磁輻射的能量來自中子星強大的自轉動能。因此,中子星一生中,剛剛形成的時期,自轉最快,磁場最強。此後,中子星自轉會逐漸減慢,產生的磁場也會跟著同比例的減弱。
恆星都是自轉的,但是自轉速度存在明顯差異,有些恆星自轉速度很快,大部分恆星自轉速度一般,一部分恆星自轉速度很慢。就是極端的總是少數。由恆星超新星爆發殘骸形成的中子星繼承的角動量差異也會很大。繼承角動量大的中子星,自轉速度也會很快。這種繼承較大角動量的中子星,在形成的初期,自轉速度會極大,形成的磁性也會較大,科學家就把這類中子星稱為磁星。
由於磁星磁場強度格外大,形成的電磁輻射也會格外強大,能量損耗自然大,自轉速度下降得快。幾萬年或再長一些時間,磁星的自轉速度就下降不小了,磁場強度也跟著下降不少,就不再稱之為磁星了,成為普通中子星的一員。因此,磁星數量確實很少。
因此,磁星就是初期中子星中的磁場強度較大的中子星。形成一段時間之後的中子星不算磁星,初期中子星中,磁場強度不是特別大的,也不算磁星。後來,發現簡併力作用下的部分白矮星也有明顯的磁場,也可以歸入磁星中。
中子星比較暗淡,是不容易發現的。星球的極地地區可以對著地球的中子星,容易被發現,我們稱之為脈衝星。中子星中的磁星是靠星震事件而被發現的。中子星外殼是堅硬的鐵等元素構成,厚度幾十米。中子星也會捕獲一些物質,比如,氦元素等,這些捕獲物質會積累到中子星表面。積累到一定程度,強大的壓力,會壓碎堅硬的外殼,產生力度巨大的類似地震那樣的事情,這發生於中子星的整個表面,我們稱之為星震。
星震事件是巨大能量的釋放過程,可以在0.1秒的時間內,放出相當於太陽15萬年內的太陽輻射能量。這會對周圍空間或天體產生巨大影響,甚至可以影響到地球。這種能量釋放主要是伽馬射線的輻射,人們先觀測到這種事件,然後才產生解釋這種現象的磁星理論。磁星概念就是由此而生的。
星震事件的發生,與磁星的強大磁場有關,磁星磁場強度是普通中子星磁場的上千倍。磁星的強大磁場作用於磁星表面的高速運動帶電粒子上,加熱著表層物質,這是星震產生的主要原因。也是磁星能量損耗的主要原因,是中子星的磁星階段壽命較短的主要原因。如果是這樣的,星震似乎可以這樣解釋。由於磁星磁場格外強大,磁星可以在非極地地區也產生類似普通中子星在極地地區產生的磁場強度。這樣導致磁星可以在磁星的全部表面產生強大的電磁輻射,普通中子星只在兩地地區產生強大的電磁輻射。磁星的星震事件就是在這個基礎上產生的。
磁星捕獲的物質,比如氦元素,積累在磁星表面,在磁星的強大磁場的作用下,被加熱。捕獲物質積累到一定厚度時,具備了發生核聚變反應的條件。然後在磁星表面發生了迅猛的核聚變反應,核聚變反應放出的伽馬射線直接輻射到周圍空間。在我們地球看來,磁星發生了伽馬射線爆。
太陽內部的核聚變也是產生伽馬射線,只是由於太靠裡面,這些強大的光線出不來,經過無數次碰撞,來到太陽表面的時候,已經變成了普通光線。在中子星表面發生核聚變,伽馬射線可以較少阻擋地輻射到周圍空間。問題是,普通中子星也可以捕獲物質,其表面為何不發生激烈的核聚變反應呢?
難道是,普通中子星表面的磁場不算特別大,其表面捕獲的物質,在熱運動的情況下,逐漸會向自己的兩極地區彙集。畢竟順著磁力線方向的帶電粒子不受磁場的影響,可以直達兩極地區,這樣最終是,捕獲的物質幾乎都來到兩極地區。表面不積累捕獲的物質,自然不會產生核聚變反應。
而磁星的磁場強度格外大,表面的捕獲物質容易被強大磁場加熱,熱運動格外激烈。這導致其捕獲物質向兩極運動時,容易被碰撞,而被打斷方向。因此,大量捕獲物質可以積累在磁星的表面。為磁星表面產生核聚變提供方便。
我們可以斷定,磁星的兩極也會源源不斷地輻射強大的電磁波,會產生比脈衝星強大幾百倍的電磁輻射。只是由於磁星數量少,我們沒有觀測到而已。
根據磁星壽命,幾萬年時間或長一些時間,可以判斷磁星數量是極少的,遠比中子星數量少,估計會不足中子星數量的百分之一,甚至千分之一也不到。但是在人們發現的中子星中佔比卻不小,可能在十分之一。這主要是因為星震事件很強大,容易被發現。更多的中子星由於其極地地區沒有面對地球的機會,很難被發現。應該是所有的中子星都是或強或弱的脈衝星,我們只是發現了或將要發現極地地區可以面對地球的那一部分中子星,更多中子星大概永遠也發現不了。