宇宙炸弹和争议：一种新的磁场形成理论

图1：3D磁场线的快照在新生儿中子星内的对流区域。向内（向外）流由蓝色（红色）曲面表示。左：对于短旋转周期的强外场发电机，偶极子组件达到1015 G.右：对于较慢的旋转，磁场较弱的速度高达十倍。

磁石是中子恒星，赋予宇宙中最强的磁场，但它们的起源仍然存在争议。在一项研究中发表的研究进度，来自CEA的科学家团队，Saclay，Saclay，Max Planckstresicsics（MPA）和Institut de Physique du Globe de Paris开发了一种新的和前所未有的详细的计算机模型，可以解释的成因当快速旋转中子恒星出生在坍塌的恒星时，通过放大预先存在的弱场的这些巨大场。这项工作开设了新的途径，以了解这些星星的最强大和最明亮的爆炸。

磁石：他们是什么？

中子恒星是紧凑的物体，其半径在约12公里的半径内的一到两个太阳能肿块。其中，磁铁的特征在于爆发X射线和伽马射线的发射。与这些强烈辐射突发相关的能量可能与超强磁场有关。因此，由于增强的磁动制动，磁铁应比其他中子恒星更快地旋转，并且它们的旋转周期进化的测量已经证实了这种情况。因此，我们推断磁石具有1015高斯（G）的偶极磁场，即比典型的中子恒星更强1000倍！虽然现在已经成熟的这些巨大磁场的存在，但它们的起源仍然存在争议。

他们如何形成？

中子恒星通常形成在大于九个太阳块的大于九个太阳块的巨大恒星的铁芯之后，而星形的外层被排出到称为核心崩溃超新星的巨大爆炸中的星际空间。因此，一些理论假设中子星和磁场磁场可以从其祖先的恒星继承，这意味着可以通过坍塌前的铁芯的磁化来完全确定该场。然而，这种假设的问题是恒星中非常强的磁场可以减速恒星芯的旋转，使得来自这种磁化恒星的中子恒星将仅慢慢旋转。

“这不会让我们解释超无礼爆炸和长期伽马射线爆裂的巨大能量，其中快速旋转中子恒星或快速旋转的黑洞被认为是巨大能量的中心源，”团队成员H. -thomas MPANA。因此，替代机构似乎更有利，其中可以在中子星本身的形成期间产生极端磁场。

在恒星核心塌陷后的前几秒钟，新生儿热中子星通过发射中微子而冷却。这种冷却触发了强烈的内部对流质量流动，类似于锅中的沸水中的沸水鼓泡。这种恒星物质的这种剧烈运动可能导致改进任何预先存在的弱磁场。被称为发电机效应，该场放大机构在工作中，例如，在地球的液体铁芯或太阳的对流包络中。

为了测试中子恒星的这种可能性，研究人员团队使用法国国家计算中心的超级计算机来为高等教育进行了高等教育，以模拟新生儿，非常热和快速旋转的中子星中的对流。实际上，他们发现了这种新的建模方法，该方法比以前所使用的任何其他处理更详细，即弱初始磁场可以被放大到达到1016g的值，以获得足够快的旋转周期（参见图1）。

“我们的模型表明，旋转时期短于约8毫秒允许更高效的发电机过程比慢旋转更慢，”萨莱队的出版物的牵头作者Cea的RaphaëlRaynaud说。“旋转型号较慢，不显示这种强大的发电机创造的巨大领域。”

图2：磁场的偶极分量的强度作为旋转周期的函数。垂直虚线对应于离心力将破坏新生儿中子星的旋转周期。当中子星慢慢旋转时，蓝点标记磁场的普通放大。红色点对应于出现最快的旋转速率的强动力学分支。在该分支上产生的磁场的性质与银河磁铁的性质和为最极端的恒星爆炸提供动力的条件兼容。

除了在银河磁场形成上的脱落外，这些结果还开放了新的途径，了解大型恒星最强大，最明亮的爆炸。例如，超亮光超胃部发出比常用超新佳的百倍，而其他称为超贪婪的百分子，其特征在于动能大10倍，有时与伽马射线突出持续数十秒的旋转突发。这些突出的爆炸限制了我们想象非标准过程，必须从“中央发动机”中提取大量的能量。

“毫秒磁场”方案目前是如此极端事件中央发动机最有前途的模型之一。它考虑了快速旋转中子星的旋转能量作为增加爆炸力的额外能量储层。通过施加制动扭矩，1015g的强偶极磁场可以将中子星的旋转能量转移到爆炸。“对于这种机制是有效的，场实力必须是1015克的秩序，”CoauthorJérômeGueal的Cea，Saclay解释道。“这与对流动力学达到的值紧密匹配毫秒旋转周期”（见图2）。

到目前为止，毫秒磁场场景的主要弱点是假设ad hoc磁场，与中子星的快速旋转速率无关。因此，研究团队获得的结果提供了对这一中央发动机情景失踪的理论支持，该方案能够为宇宙中所观察到的最强烈的爆炸提供动力。

参考：“通过对流发电机在Proteutron Stars中的磁场形成”由RaphaëlRaynaud，JérômeGuulet，Hans-Thomas Janka和Thomas Gastine，2012年3月13日，科学推进.DOI：
10.1126 / sciadv.aay2732