宇宙中最强大磁场：在S亡恒星体内？

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　　低质量恒星低质量恒星的演化终点没有直接观察到。宇宙的年龄被认为是一百多亿年，不足以使得这些恒星耗尽核心的氢。当前的理论都是基于计算机模型。 一些恒星会在核心进行氦聚变，产生一个不稳定和不平衡的反应，以及强烈的太阳风。在这种情况下，恒星不会爆发产生行星状星云，而只会耗尽燃料产生红矮星。 但是小于0.5倍太阳质量的恒星甚至在氢耗尽之后都不会在核心产生氦反应。像比邻星这样的红矮星的寿命长达数千亿年，在核心的反应终止之后，红矮星在电磁波的红外线和微波波段逐渐暗淡下去。

　　中等质量恒星达到红巨星阶段时，0.4到3.4太阳质量的恒星的外壳会向外膨胀，而核心向内压缩，产生将氦聚变成碳的核反应。聚变会重新产生能量，暂时缓解恒星的S亡过程。对于太阳大小的恒星，此过程大约持续十亿年。 氦燃烧对温度极其敏感，造成很大的不稳定。巨大的波动会使得外壳获得足够的动能Tuo离恒星，成为行星状星云。行星状星云中心留下的核心会逐渐冷却，成为小而致密的白矮星，通常具有0.6倍太阳质量，但是只有一个地球大小。在重力和电子互斥力平衡时，白矮星是相对稳定的。在没有能量来源的情况下，恒星在漫长的岁月中释放出剩余的能量，逐渐暗淡下去。最终，释放完能量的白矮星会成为黑矮星，但是目前宇宙的年龄不足以使得这样的星体存在。

　　在同时形成的双星或者多星系统中，恒星际质量交流可能改变演化过程。因为一部分质量被其他恒星获得，系统中质量较大的恒星的红巨星阶段演化会被加速，而质量较小的恒星会吸收一部分红巨星的质量，在主星序停留更长时间。举例来说，天狼星的伴星就是一颗年老的大约一个太阳质量的白矮星，但是天狼星是一颗大约2.3个太阳质量的主序星。 如果白矮星的质量超出钱德拉塞卡极限，电子互斥力会不足以抵抗引力，而会继续坍缩下去。这会造成恒星向外抛出外壳，也就是超新星爆发，标记着恒星的S亡。也就是说，不会有大于1.4倍太阳质量的白矮星。

　　如果白矮星和另外一颗恒星组成双星系统，那么白矮星可能使用来自另外一颗恒星的氢进行核反应并且将周围的物质加热抛出，即使白矮星的质量低于1.4倍太阳质量。这样的爆炸称为新星。 大质量恒星在超出5倍太阳质量的恒星的外壳膨胀成为红超巨星之后，其核心开始被重力压缩，温度和密度的上升会触发一系列聚变反应。这些聚变反应会生成越来越重的元素，产生的能量会暂时延缓恒星的坍缩。 最终，聚变逐步到达元素周期表的下层，硅开始聚合成铁。在这之前，恒星通过这些核聚变获得能量，但是铁不能通过聚变释放能量，相反，铁聚变需要吸收能量。这会造成没有能量来对抗重力，而核心几乎立刻产生坍缩。

　　恒星演化的下一步演化机制并不明确，但是这会在几分之一秒内造成一次剧烈的超新星爆发。和轻于铁的元素同时被抛出的中微子形成一个冲击波，在被抛出的物质吸收后，形成一些比铁重的放射·X·元素，其中最重的是铀。没有超新星爆发的话，相对分子质量比铁大的元素将不会存在。 中微子冲击波继续将被抛出的物质推出。被抛出的物质可能和彗星带碰撞，可能形成新的恒星、行星和卫星，或者成为各种各样的天体。 现代科学尚未明确超新星爆发的机制，以及恒星残骸的成分，但是已知有两种可能的演化终点：中子星和黑洞。 中子星在一些超新星之中，电子被压入原子核，和质子结合成为中子。使得原子核互相排斥的电磁力消失之后，恒星成为一团密集的中子。这样的恒星被称为中子星。

　　质量要求:塌缩的内核质量超过1.44倍太阳的质量,小于3.2倍太阳的质量。中子星的大小不超过一个大城市，但是极其致密。由于大部分角动量残留在恒星中，它们的自转会极快，有些甚至达到每秒钟600转。恒星的辐射会被磁场局限在磁轴附近，而随恒星旋转。如果磁轴在自转中会对准地球，那么在地球上每次自转过程中都可能观测到一次恒星的辐射。这样的中子星被称为脉冲星，是最早被发现的中子星。

　　黑洞被广泛承认的是并非一切超新星都会形成中子星。如果恒星质量足够大，那么连中子也会被压碎，直到恒星的半径小于史瓦西半径，成为一个黑洞。 质量要求:塌缩的内核质量超过3.2倍太阳的质量。斯帝芬·霍金（Stephen Hawking）结合广义相对论和量子力学预测了黑洞的存在。在多年来天文学家的努力下，成功观测到了行星不明引力场的影响而改变轨迹，从而可以推论黑洞的存在。根据传统的广义相对论，没有任何物质或者信息可以从黑洞中逃出，但是量子力学允许一些例外（在特定条件下物质发生"Tunnel"现象，物质能够通过一条假想的隧道穿过障碍）。黑洞的存在被绝大部分天文学家支持。

　　但是仍有一些问题尚待解决。当前的超新星爆发理论尚未完善，不能说明是否恒星可能压缩成为黑洞而不经过超新星爆发，是否有超新星形成的黑洞，以及恒星的初始质量和演化终点的关系。但是近期利用欧洲空间局（ESA）的XMM牛顿空间望远镜开展的研究却显示它的磁场不仅不弱，而且很有可能是迄今存在于已知宇宙范围内强度最高的磁场。天文学家估算认为其磁场的强度相当于家用电冰箱关门磁条强度的20万亿倍。这颗S亡的恒星属于中子星的一种，被称为磁星，这是一颗生前拥有巨大质量的恒星在崩塌爆炸之后留下的残骸内核。这种内核密度极高并高速旋转，在此过程中产生剧烈的X射线或伽马射线辐射。

　　这项研究的第一作者，意大利帕维亚高等研究院的安德里亚·特里戈（Andrea Tiengo）博士表示：“直到最近，一切的数据都显示这颗磁星拥有一切其同类中最弱的磁场强度。”他说：“我们认为其磁场强度要比一般的磁星低100倍左右，要理解这一结果是一大挑战。　但是，我们现在开始怀疑磁星SGR 0418的内部事实上可能蕴藏着远比我们想象的强大得多的磁场，其强度远远超出了我们现有的分析手段极限。”SGR 0418最早是在2009年由美国宇航局的费米空间望远镜和俄罗斯的格洛纳斯-光子天文台发现的。当时天文学家们认定这颗磁星的磁场弱的异乎寻常，但是欧洲XMM牛顿望远镜随后进行的测量给出了不一样的结果。

　　磁星以几秒的周期高速自转，通过对这种自转·X·质的测量，研究人员可以得到有关这颗磁星磁场的具体信息。于是特里戈博士和同事们运用一种新的方法，放弃传统的自转研究方法，转而从其发出的X射线辐射变化中寻找线索。他们进行的计算显示磁星SGR 0418的磁场强度约为1000万亿高斯，而相比之下，地球内核磁场的强度仅有大约25高斯。

　　物理学家们认为磁星磁场强度的上限大约是10万万亿高斯，但到目前为止还从未在宇宙中找到这样的案例。特里戈博士表示：“为了解释我们的观测结果，这个磁星必定拥有超强磁场，扭曲的磁场线在其地表附近强度达到1015高斯，但延伸仅有数百米。”他说：“平均而言，这个磁场可以显得非常弱，这正是之前的研究所认为的结果。但是现在我们得以窥探这颗磁星的地表精细结构，从而发现其超强磁场的属·X·。”

　　研究人员希望这项方法将在未来帮助发现更多类似的隐藏在宇宙之中的磁星。诺伯特·斯卡特尔（Norbert Schartel）是欧空局XMM牛顿空间望远镜项目科学家，他说：“XMM牛顿望远镜给出的光谱数据，加上全新的分析方法，让首次对这样一颗磁星进行的详细测量成为可能，确认其为迄今宇宙中发现的最强磁场案例。我们现在拥有了探查磁星的崭新手段，这将帮助限定有关这些奇异天体的物理模型。”