磁星：修订间差异

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[[File:Magnetar-3b-450x580.gif|thumb|畫家筆下的磁星想像圖]]
[[Image:Magnetar-3b-450x580.gif|thumb|藝術家構想中帶有磁力線的磁星。]]
[[Image:Artist’s impression of the magnetar in the star cluster Westerlund 1.jpg|thumb|藝術家構想中在[[星團]]中的强大磁星。]]


'''磁星'''是一種具有極强[[磁場]]的[[中子星]]（〜10<sup>9</sup>至 10<sup>11</sup> [[特士拉|T]]，〜10<sup>13</sup>至10<sup>15</sup> [[高斯|G]]）<ref>{{Cite journal|last1=Kaspi|first1=Victoria M.|last2=Beloborodov|first2=Andrei M.|date=2017|title=Magnetars|journal=Annual Review of Astronomy and Astrophysics|volume=55|issue=1|pages=261–301|doi=10.1146/annurev-astro-081915-023329|arxiv=1703.00068|bibcode=2017ARA&A..55..261K}}</ref>。磁場衰變為[[光子能量|高能量]][[電磁輻射]]，特別是[[ X射線]]和[[伽馬射線]]的發射提供動力<ref name="Ward">Ward; Brownlee, p.286</ref>。
'''磁星'''（{{lang-en|'''Magnetar'''}}）是[[中子星]]的一種，它們均擁有極強的[[磁場]]，透過其產生的衰變，使之能不斷地釋出高能量[[电磁波|電磁輻射]]，以[[X射線]]及[[伽瑪射線]]為主。磁星的理論於1992年由科學家[[羅伯特·鄧肯]]（Robert Duncan）及[[克里斯托佛·湯普森]]（Christopher Thompson）首先提出，在其後幾年間，這個假設得到廣泛接納，去解釋[[軟γ射線重複爆發源]]（soft gamma repeater）及{{link-en|不規則X射線脈衝星|Anomalous X-ray pulsar}}（anomalous X-ray pulsar）等可觀測天體。


1992年，{{link-en|羅伯特·C·鄧肯 (天體物理學家)|Robert C. Duncan (astrophysicist)}}和{{link-en|克里斯托弗·湯普森 (天文學家)|Christopher Thompson (astronomer)}}於提出磁星的存在<ref name="duncan_thompson">{{cite journal|doi=10.1086/186413|bibcode=1992ApJ...392L...9D|title=Formation of Very Strongly Magnetized Neutron Stars: Implications for Gamma-Ray Bursts|last1=Duncan|first1=Robert C.|authorlink1=Robert C. Duncan (astrophysicist)|last2=Thompson|first2=Christopher|journal=[[Astrophysical Journal Letters]]|volume=392|page=L9|year=1992}}</ref>。他們的提案試圖解釋瞬態伽馬射線源的性質，現在被稱為[[軟伽瑪射線重複爆發源]]（SGRs，soft gamma repeaters）<ref name="journal"/><ref name="sokol">{{cite journal |last1=Thompson |first1=Christopher |last2=Duncan |first2=Robert C. |date=July 1995 |title=The soft gamma repeaters as very strongly magnetized neutron stars - I. radiative mechanisms for outbursts |journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society |volume=275 |issue=2 |pages=255–300 |bibcode=1995MNRAS.275..255T |doi=10.1093/mnras/275.2.255|doi-access=free }}</ref>。在接下來的十年裏，磁星假說被廣泛接受，並被擴展到解釋{{link-en|異常X射線脈衝星|Anomalous X-ray pulsar}}。截至2021年7月，確認的磁星已知有24顆<ref name=mcgill/>。
== 形成 ==
當一顆大型恆星經過[[超新星]]爆發後，它會塌縮為一顆中子星，其磁場也會迅速增強。在科學家鄧肯及湯普森的計算結果當中，其強度約為一億[[特斯拉]]（10<sup>8</sup> Tesla），在某些情況更可達1,000億特斯拉（10<sup>11</sup> T，10<sup>15</sup> Gauss），這些極強磁場的中子星便被稱為「磁星」。而[[地球]]表面的天然地磁场强度，在[[赤道]]附近约3.5×10<sup>-5</sup> T，在两极附近约7×10<sup>-5</sup> T。


有人認為磁星是[[快速電波爆發]]（FRB）的來源，特別是由於科學家在2020年使用[[澳大利亞平方千米陣探路者]]（ASKAP）電波望遠鏡的發現<ref name="SA-20200601">{{cite news |last=Starr |first=Michelle |title=Astronomers Just Narrowed Down The Source of Those Powerful Radio Signals From Space |url=https://www.sciencealert.com/we-re-starting-to-figure-out-where-fast-radio-bursts-come-from |date=1 June 2020 |work=ScienceAlert.com |access-date=2 June 2020 }}</ref>。
一顆超新星在爆發期間，自身可能會失去約10%的質量，一顆質量為太陽的10倍到30倍的恆星，在避免塌縮成黑洞的情況下，它們需要放出更大的質量，可能為自身的80%。


== 描述 ==
據估計，每大約十顆超新星爆發中，便會有一顆能成為磁星，而非一般的中子星或[[脈衝星]]。在它們演變成超新星前，自身需擁有強大磁場及高自轉速度，方有機會演化成磁星。有人認為，磁星的磁場可能是在中子星誕生後首十秒左右，透過熾熱內核物質的對流所產生的，情形就如一台發動機。如果在對流現象發生期間同時擁有高自轉速度（週期約10毫秒左右），其產生的電流足以傳遍整顆天體，便足夠把其自轉動能轉為其磁場。相反，如果天體的自轉速度較慢，其內核物質的對流所產生的電流不足以傳遍整顆天體，只在局部區域流動。
與其他[[中子星]]一樣，磁星直徑約為{{convert|20|km}}，質量約為1.4太陽質量。它們是由質量是[[太陽]]的10-25倍的恆星坍縮形成的。磁星內部的密度使得其一湯匙物質的質量超過1億噸<ref name="Ward"/>。磁星與其它中子星的區別在於磁場更强，相比之下旋轉更慢。大多數觀測到的磁星每兩到十秒旋轉一次<ref name="sciam_article">
{{cite journal|date=April 2010|title=Grand unification of neutron stars|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|publisher=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|doi=10.1073/pnas.1000812107|doi-access=free|last1=Kaspi|first1=V. M.|volume=107|issue=16|pages=7147–7152|pmid=20404205|pmc=2867699|arxiv=1005.0876|bibcode=2010PNAS..107.7147K}}
</ref>，而典型的中子星，被觀測為電波脈衝星，每秒旋轉一到十次<ref name="nrao">{{cite web |url=https://www.cv.nrao.edu/~sransom/web/Ch6.html |title=Pulsar Properties (Essential radio Astronomy) |publisher=National Radio Astronomy Observatory |access-date=26 Feb 2021 |first1=J. J. |last1=Condon |first2=S. M. |last2=Ransom |name-list-style=amp }}</ref>。磁星的磁場會產生非常强的、具有特徵的X射線和伽馬射線爆發。與其它天體相比，磁星的活躍壽命很短。它們的强磁場在大約10,000年後衰减，之後的活動會停止强X射線的發射。考慮到目前可觀測到的磁星數量，一項估計認為[[銀河系]]中不活躍的磁星的數量為3,000萬或更多<ref name="sciam_article"/>。


在磁星表面觸發的[[天體震動#星震|星震]]擾亂了圍繞它的磁場，經常導致極其强大的[[伽馬射線暴|伽馬射線閃焰]]發射，這些發射地球在1979年、1998年和2004年都有觀測到這些發射的記錄<ref name="journal2"/>。
== 短壽命 ==
一顆磁星的外層含有[[等離子]]及以[[鐵]]為主的重元素，在張力產生期間，天體會出現「星震」（starquake），這種星震能使天體釋放強大能量，包括釋出[[X射線]]暴及[[伽瑪射線]]暴，天文學家把這種天體稱為「軟伽瑪射線復發源」。


[[File:PIA23863-NeutronStars-Types-20200624.jpg|thumb|center|800px|<div align="center">中子星類型（2020年6月24日）</div>]]
如果把一顆磁星看成為「軟伽瑪射線復發源」，它們的壽命相當短暫。「星震」會釋出大量物質及能量，當中物質被困在自身的強大磁場中，繼而在數分鐘內蒸發殆盡，另外其他能以放射形式釋出的物質，其動能來自天體的角動量，使磁星的自轉速度減慢，且比其他中子星減得更快。轉速減慢會連帶其強大磁場一同減弱，到大約一萬年後磁星的「星震」停止，期間仍會釋出X射線，天文學家將之稱為「不規則X射線脈衝星」。再過大約一萬年後，其活動幾近停止。「星震」屬於一種瞬間的大型破壞，當中一些給人們直接記錄，例如2004年12月27日的[[SGR 1806-20]]，隨著天文望遠鏡的精確度日高，預計在未來人們能記錄更多類似現象。

=== 磁場 ===
磁星的特點是其極其强大的磁場：〜10<sup>9</sup>至10<sup>11</sup> [[特斯拉|T]]<ref name="mcgill"/>。這樣的磁場强度是任何人造磁鐵的一億倍<ref>{{cite web|url=http://www.fzd.de/db/Cms?pNid=1482|title=HLD user program, at Dresden High Magnetic Field Laboratory|access-date = 2009-02-04}}</ref>，大約是[[地磁場|圍繞地球磁場]]的一萬億倍<ref>{{cite news |url=https://skyandtelescope.org/astronomy-news/the-brightest-blast |title=The Brightest Blast |first=Robert |last=Naeye |date=February 18, 2005 |work=[[Sky & Telescope]] |access-date=10 November 2020}}</ref>。地球的[[地磁場|磁場]]為30–60微特斯拉，[[釹磁體|釹基稀土磁體]]的磁場約為1.25特斯拉，磁能密度為4.0 × 10<sup>5</sup> J/m<sup>3</sup>。相較之下，磁星的10<sup>10</sup>特斯拉場的能量密度為4.0 × 10<sup>25</sup> J/m<sup>3</sup>，[[質能等價#無質量粒子|''E''/''c''<sup>2</sup>]]的質量密度是[[鉛]]的10,000倍以上。磁星的磁場即使在1,000公里的距離內也是致命的，因為强磁場扭曲了受試者組成原子的電子雲，使已知生命形式的化學反應變得不可能<ref>{{cite web |last=Duncan |first=Robert |title='MAGNETARS', SOFT GAMMA REPEATERS & VERY STRONG MAGNETIC FIELDS |url=http://solomon.as.utexas.edu/magnetar.html |archive-url= |archive-date= |access-date= |publisher=University of Texas}}</ref>。地球和月球之間的平均距離為{{Convert|384400|km|abbr=in}}，在地球到月球的一半距離處，磁星可以消除地球上所有[[信用卡]]磁條上的資訊<ref>{{cite web|url=http://www.nasa.gov/vision/universe/watchtheskies/swift_nsu_0205.html|title=Cosmic Explosion Among the Brightest in Recorded History |date=February 18, 2005 |first=Christopher |last=Wanjek |publisher=[[NASA]] |access-date=17 December 2007}}</ref>。截至2020年，它們是整個宇宙中探測到的最强大的磁性物體<ref name="journal2">Kouveliotou, C.; Duncan, R. C.; Thompson, C. (February 2003). "[http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/sciam.pdf Magnetars] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20070611144829/http://solomon.as.utexas.edu/~duncan/sciam.pdf |date=2007-06-11 }}". ''[[Scientific American]]''; Page 36.</ref><ref>{{cite web |url=https://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast20may98_1.htm |title="Magnetar" discovery solves 19-year-old mystery |date=May 20, 1998 |first=Dave |last=Dooling |work=Science@NASA Headline News |access-date=17 December 2007 |archive-url=https://web.archive.org/web/20071214033454/http://science.nasa.gov/newhome/headlines/ast20may98_1.htm |archive-date=14 December 2007 |url-status=dead }}</ref>。

正如2003年2月「[[科學美國人]]」封面故事中所描述的那樣，在磁星强度的磁場中會發生非凡的事情。「[[ X射線]][[光子]]很容易一分為二或合併。真空本身是極化的，變得强烈的[[雙折射]]，就像[[方解石]]晶體。[[原子]]變形為比電子的量子相對論[[物質波#德布羅意假設|德布羅意波長]]薄的長圓柱體。」<ref name="journal"/>在一個大約10<sup>5</sup> 特斯拉[[原子軌道]]變形成棒狀。在10<sup>10</sup>特斯拉，[[氫原子]]變為其正常直徑窄200倍<ref name="journal">Kouveliotou, C.; Duncan, R. C.; Thompson, C. (February 2003). "[http://solomon.as.utexas.edu/magnetar.html#SciAm Magnetars]". ''[https://solomon.as.utexas.edu/sciam.pdf Scientific American]''; Page 41.</ref>。

==== 磁場的起源 ====
磁星强場的主要理論是，它是由中子星進入平衡構型之前存在的湍流、密度極高的傳導流體中的[[磁流體發電|磁流體動力學發電機]]過程產生的<ref>{{Cite journal |last1=Thompson |first1=Christopher |last2=Duncan |first2=Robert C. |date=1993 |title=Neutron Star Dynamos and the Origins of Pulsar Magnetism |url=https://articles.adsabs.harvard.edu/pdf/1993ApJ...408..194T |journal=Astrophysical Journal |volume=408 |pages=194–217 |doi=10.1086/172580 |bibcode=1993ApJ...408..194T |via=NASA Astrophysics Data System|doi-access=free }}</ref>。然後，由於存在於中子星中間深度（中子以質量為主）的質子超導體相物質中的持續電流，使這些場持續存在。類似的磁流體動力學發電機過程在中子星對的聚結過程中產生更强烈的瞬態場<ref>{{Cite journal
|last1 = Price
|first1 = Daniel J.
|last2 = Rosswog
|first2 = Stephan
|title = Producing Ultrastrong Magnetic Fields in Neutron Star Mergers
|doi = 10.1126/science.1125201
|journal = Science
|volume = 312
|issue = 5774
|pages = 719–722
|date = May 2006
|pmid = 16574823
|arxiv = astro-ph/0603845
|url = http://users.monash.edu.au/~dprice/research/nsmag/
|bibcode = 2006Sci...312..719P
|s2cid = 30023248
|access-date = 2012-07-13
|archive-date = 2018-07-17
|archive-url = https://web.archive.org/web/20180717141702/http://users.monash.edu.au/~dprice/research/nsmag/
|url-status = dead
}} {{open access}}</ref>。但另一種理論認為，它們只是由具有異常强磁場的恆星塌引起的<ref>{{Cite journal
| last1 = Zhou | first1 = Ping
| last2 = Vink | first2 = Jacco
| last3 = Safi-Harb | first3 = Samar
| last4 = Miceli | first4 = Marco
| title = Spatially resolved X-ray study of supernova remnants that host magnetars: Implication of their fossil field origin
| doi = 10.1051/0004-6361/201936002
| journal = Astronomy & Astrophysics
| volume = 629
| issue = A51
| pages = 12
| date = September 2019
| arxiv = 1909.01922
| bibcode = 2019A&A...629A..51Z
| s2cid = 201252025
}} {{open access}}</ref>。

=== 組成 ===
[[Image:Dust Ring around Magnetar1.jpg|thumb|right|磁星SGR 1900+14（圖中心）在[[史匹哲太空望遠鏡]]的紅外光中看到7光年寬的氣體環。磁星本身在這個波長下是看不見的，但在X射線光中可以看到。]]

在[[超新星]]中，恆星坍塌為中子星，其磁場强度通過[[磁通量]]守恆而急劇增加。將線性尺寸減半會使磁場强度增強四倍。鄧肯和湯普森計算出，當新形成的中子星的自旋、溫度和磁場落入正確的範圍時，[[發電機理論|發電機機制]]可能會起作用，將熱能和旋轉能轉化為磁能，並增強磁場，通常磁場已經很大10<sup>8</sup> [[特斯拉|T]]，超過10<sup>11</sup> 特斯拉（或 10<sup>15</sup> [[高斯]]）。結果就是一顆「磁星」<ref>Kouveliotou, p.237</ref>。據估計，大約十分之一的超新星爆炸產生了磁星，而不是更標準的中子星或[[脈衝星]]<ref>{{Cite journal
| last1 = Popov | first1 = S. B.
| last2 = Prokhorov | first2 = M. E.
| doi = 10.1111/j.1365-2966.2005.09983.x
| title = Progenitors with enhanced rotation and the origin of magnetars
| journal = Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
| volume = 367
| issue = 2
| pages = 732–736
|date=April 2006
|arxiv = astro-ph/0505406 |bibcode = 2006MNRAS.367..732P | s2cid = 14930432
}} {{open access}}</ref>。

=== 1979年的發現 ===
1979年3月5日，在著陸器成功降落到[[金星]]大氣層幾個月後，當時在[[日心軌道]]上已無所事事的的兩艘蘇聯太空探測器[[金星11號]]和[[金星12號以|12]]大約在美國東部時間10:51左右被伽馬輻射擊中。這種接觸僅在幾分之一毫秒內就將兩艘探測器針的輻射讀數從正常的每秒100次提高到每秒200,000次以上<ref name="journal"/>。

11秒後，在圍繞[[太陽]]的軌道上一艘[[美國國家航空暨太空總署]]的探測器，[[太陽神|太陽神2號]]（Helios 2）也被輻射飽和轟炸。它很快地也轟擊了金星，[[先驅者金星軌道器]]的探測器也被輻射波淹沒。此後不久，圍繞地球運行的探測器，三顆[[美國國防部]]的{{link-en|船帆座衛星|Vela (satellite)}}、蘇聯的{{link-en|Prognoz 7號衛星|Prognoz (satellite)}}和[[愛因斯坦衛星]]，它們都被伽馬射線淹沒了。在離開太陽系之前，輻射被在[[暈輪軌道]]的[[國際彗星探險者號]]檢測到。

這是有史以來探測到的最强的太陽外伽馬射線波，强度是之前已知的任何一次爆發的100多倍。考慮到[[光速]]及其被幾個廣泛分佈的太空船探測到的情况，可以將[[伽馬輻射]]的來源以三角測量準確到大約2[[角秒]]的精度<ref>{{cite journal
| title = Precise source location of the anomalous 1979 March 5 gamma-ray transient
| journal = The Astrophysical Journal
| volume = 255
|date=Apr 1982
| page = L45–L48
| doi = 10.1086/183766
| author = Cline, T. L., Desai, U. D., Teegarden, B. J., Evans, W. D., Klebesadel, R. W., Laros, J. G.
|bibcode = 1982ApJ...255L..45C
| hdl = 2060/19820012236
| hdl-access = free
}} {{open access}}</ref>。來源的方向與一顆恆星的餘輝相對應，該恆星在西元前3000年左右[[SGR 0525−66|成為超新星]]<ref name="journal2"/>。它在[[大麥哲倫星雲]]中，來源被命名為[[SGR 0525-66]]；該事件本身被命名為[[GRB 790305b]]，這是第一次觀測到的SGR大閃焰。

=== 最近的發現 ===
[[File:Artist’s impression of a gamma-ray burst and supernova powered by a magnetar.jpg|thumb|藝術家對由磁星驅動的伽馬射線爆發和超新星的印象<ref>{{cite web|title=Biggest Explosions in the Universe Powered by Strongest Magnets|url=http://www.eso.org/public/news/eso1527/|access-date=9 July 2015}}</ref>。]]

2008年2月21日，美國國家航空暨太空總署和[[麥基爾大學]]的研究人員宣佈，他們發現了一顆具有電波脈衝星性質的中子星，它發出了一些磁動力爆發，像是一顆磁星。這表明磁星不僅是一種罕見的[[脈衝星]]，而且可能是一些脈衝星生命中的一個（可能是可逆的）相位<ref>{{Cite web |url=https://www.mcgill.ca/channels/news/jekyll-hyde-neutron-star-discovered-researchers-29230 |title=Jekyll-Hyde neutron star discovered by researchers] |date=21 February 2008 |publisher=[[McGill University]] |first=Mark |last=Shainblum}}</ref>。2008年9月24日，[[歐洲南天天文台]]宣佈，使用 [[甚大望遠鏡]]，它確定了迄今為止發現的第一個光學活性磁星候選者。新發現的物體已被命名為SWIFT J195509+261406<ref name="eso.org">{{cite web|url=http://www.eso.org/public/news/eso0831/ <!-- old URL, retained for archival purposes: http://www.eso.org/public/outreach/press-rel/pr-2008/pr-31-08.html -->|title=The Hibernating Stellar Magnet: First Optically Active Magnetar-Candidate Discovered|date=23 September 2008 |publisher=[[European Southern Observatory|ESO]]}}</ref>。2014年9月1日，[[欧洲空间局]]發佈了一顆磁星靠近超新星遺跡{{link-en|凱斯特文79|Kesteven 79}}的消息。2013年，通過查看2008年和2009年拍攝的影像，來自歐洲和中國的天文學家發現了這顆磁星，命名為3XMM J185246.6+003317<ref>{{Cite web |url=http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/08/Magnetar_discovered_close_to_supernova_remnant_Kesteven_79 |title=Magnetar discovered close to supernova remnant Kesteven 79 |date=1 September 2014 |publisher=ESA/XMM-Newton/ Ping Zhou, Nanjing University, China}}</ref>。2013年，一顆繞著黑洞[[人馬座A*]]系統運行的磁星，[[SGR J1745−2900|PSR J1745−2900]]被發現。該天體為研究朝向[[銀心|銀河中心]]的電離[[星際介質]]提供了一個有價值的工具。2018年，[[GW170817#天體物理的起源和產物|兩顆中子星合併]]的結果短暫的被確定為一顆超質量磁星，它很快坍塌成黑洞<ref name="MNRAS-20180904">{{Cite journal|last1=van&nbsp;Putten|first1=Maurice H P M|last2=Della&nbsp;Valle|first2=Massimo|date=2018-09-04|title=Observational evidence for extended emission to GW170817|journal=Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters|language=en|volume=482|issue=1|pages=L46–L49|doi=10.1093/mnrasl/sly166|issn=1745-3925|arxiv=1806.02165|bibcode=2019MNRAS.482L..46V|s2cid=119216166}}</ref>。

2020年4月，基於對一顆可能位於[[銀河系]]中的磁星，[[SGR 1935+2154]]的觀測，有人提出了[[快速射電暴]]（FRBs）與磁星之間的可能聯繫<ref name="AT-20201104">{{cite news |last=Timmer |first=John |title=We finally know what has been making fast radio bursts - Magnetars, a type of neutron star, can produce the previously enigmatic bursts. |url=https://arstechnica.com/science/2020/11/its-coming-from-inside-the-galaxy-first-fast-radio-burst-source-idd/ |date=4 November 2020 |work=[[Ars Technica]] |access-date=4 November 2020 }}</ref><ref name="NASA-20201104">{{cite news |last1=Cofield |first1=Calla |last2=Andreoli |first2=Calire |last3=Reddy |first3=Francis |title=NASA Missions Help Pinpoint the Source of a Unique X-ray, Radio Burst |url=https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7776 |date=4 November 2020 |work=[[NASA]] |access-date=4 November 2020 }}</ref><ref name="NAT-20201104">{{cite journal |author=Andersen, B. |display-authors=et al.|title=A bright millisecond-duration radio burst from a Galactic magnetar |url=https://www.nature.com/articles/s41586-020-2863-y |date=4 November 2020 |journal=[[Nature (journal)|Nature]] |volume=587 |issue=7832|pages=54–58 |doi=10.1038/s41586-020-2863-y |pmid=33149292|arxiv=2005.10324|bibcode=2020Natur.587...54C|s2cid=218763435|access-date=5 November 2020 }}</ref><ref name="SA-20200505">{{cite news |last=Drake |first=Nadia |author-link=Nadia Drake |title='Magnetic Star' Radio Waves Could Solve the Mystery of Fast Radio Bursts - The surprise detection of a radio burst from a neutron star in our galaxy might reveal the origin of a bigger cosmological phenomenon |url=https://www.scientificamerican.com/article/magnetic-star-radio-waves-could-solve-the-mystery-of-fast-radio-bursts/ |date=5 May 2020 |work=[[Scientific American]] |access-date=9 May 2020 }}</ref><ref name="SA-20200501">{{cite news |last=Starr |first=Michelle |title=Exclusive: We Might Have First-Ever Detection of a Fast Radio Burst in Our Own Galaxy |url=https://www.sciencealert.com/a-galactic-magnetar-just-spat-out-something-shockingly-like-a-fast-radio-burst |date=1 May 2020 |work=ScienceAlert.com |access-date=9 May 2020 }}</ref>。


== 已知的磁星 ==
== 已知的磁星 ==
[[Image:SGR 1806-20 108530main cloudballPrint.jpg|right|thumb| 2004年12月27日，來自[[SGR 1806−20]]的伽馬射線爆發穿過太陽系（展示藝術家的構思）。這次爆發的威力如此之大，在約50,000[[光年]]的距離仍對地球大氣層有所影響。]]
截至2014年8月，已知的「軟伽瑪射線復發源」有11顆，「不規則X射線脈衝星」有12顆，另有5顆疑似天體等待證實<ref>{{Cite web |url=http://www.physics.mcgill.ca/~pulsar/magnetar/main.html |title=McGill Online Magnetar Catalog |accessdate=2016-03-16 |archive-date=2020-07-23 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200723080137/http://www.physics.mcgill.ca/~pulsar/magnetar/main.html |dead-url=no }}</ref>。部份已知磁星如下：


截至2021年7月，已知有24顆磁星，還有6顆候選磁星等待確認<ref name="mcgill"/>。完整清單見[[麥基爾大學|McGill]]SGR/AXP線上目錄<ref name="mcgill">{{cite web|url=http://www.physics.mcgill.ca/~pulsar/magnetar/main.html|title=McGill SGR/AXP Online Catalog|access-date=26 Jan 2021}}</ref>。已知磁星的例子包括：
* [[SGR 0525-66]]，位於[[大麦哲伦星系]]，發現的首顆磁星（1979年）。
* [[SGR 1806-20]]，位於[[人馬座]]，距離[[地球]]50,000[[光年]]。
* [[SGR 0525−66]]：在距離地球大約163,000光年的[[大麥哲倫星系]]。是發現的第一顆磁星。（1979年）
* [[SGR 1900+14]]，位於[[天鷹座]]，距離地球20,000光年。
* [[SGR 1806−20]]：距離地球50,000光年，在[[人馬座]]的方向上，位於銀河系的另一側，是已知磁化率最高的天體。
* [[SGR 1900+14]]：位於20,000光年外，位於[[天鷹座]]。經過長時間的低排放（僅在1979年和1993年發生了重大爆發），它於1998年5月至8月活躍起來，1998年8月27日探測到的爆發具有足够的功率迫使[[會合-舒梅克號]]關閉以防止損壞，並使[[BeppoSAX衛星]]、[[風 (太陽探測器)|Wind]]和[[羅西X射線計時探測器]]上的儀器飽和。2008年5月29日，美國國家航空航太局的[[史匹哲太空望遠鏡]]在這顆磁星周圍發現了一個物質環。人們認為這個環是在1998年爆發時形成的<ref>{{cite web|url=https://science.nasa.gov/headlines/y2008/29may_magnetar.htm?list793087|archive-url=https://archive.today/20120721140241/http://science.nasa.gov/headlines/y2008/29may_magnetar.htm?list793087|url-status=dead|archive-date=2012-07-21|title=Strange Ring Found Around Dead Star}}</ref>。
* [[SGR 0501+4516]]，2008年8月22日被發現。
*[[SGR 0501+4516]]：於2008年8月22日發現<ref name="nasa.gov">{{Cite web|url=https://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/magnetar_europe.html|title=NASA - European Satellites Probe a New Magnetar|website=www.nasa.gov}}</ref>。
* [[AXP 1E 1048-59|1E 1048.1-5937]]，位於[[船底座]]，距離地球9,000[[光年]]。該恆星在演變為磁星前，其質量估計為太陽的30到40倍。
* [[AXP 1E 1048-59|1E 1048.1−5937]]：位於[[船底座]]，距離9000光年外。形成磁星的原始恆星的質量是[[太陽]]的30到40倍。
* [[Swift J1818.0-1607]] 離1.6萬光年 240 歲年輕磁星
* 截至2008年9月，ESO報告了其最初識別為磁星的物體[[SWIFT J195509+261406]]，最初被識別為伽馬射線暴（GRB 070610）<ref name="eso.org"/>。
* [[CXO J164710.2-455216]]：位於大質量星系團[[維斯特盧1]]中，由一顆質量超過40太陽質量的恆星形成<ref>{{Cite web|url=https://chandra.harvard.edu/photo/2005/wd1/|title=Chandra :: Photo Album :: Westerlund 1 :: 02 Nov 05|website=chandra.harvard.edu}}</ref><ref name=eso>{{Cite web|url=https://www.eso.org/public/news/eso1415/|title=Magnetar Formation Mystery Solved?|website=www.eso.org}}</ref><ref>Wood, Chris. "[http://www.gizmag.com/vlt-magnetar-mystery-solved/32101/ Very Large Telescope solves magnetar mystery]" ''GizMag'', 14 May 2014. Accessed: 18 May 2014.</ref>。
*SWIFT J1822.3 Star-1606：2011年7月14日由[[西班牙高等科學研究理事會|CSIC]]的義大利和西班牙研究人員在馬德里和加泰羅尼亞發現。這顆磁星的外部磁場很低，可能只有50萬年的歷史<ref name="arxiv.org">[https://arxiv.org/abs/1211.7347 ''A new low-B magnetar'']</ref>。
*3XMM J185246.6+003317：由國際天文學家團隊通過查看來自ESA的{{link-en|X射線望遠鏡|X-ray telescope}}[[XMM-牛頓衛星]]的資料發現的<ref>{{Cite journal|last1=Rea|first1=N.|last2=Viganò|first2=D.|last3=Israel|first3=G. L.|last4=Pons|first4=J. A.|last5=Torres|first5=D. F.|date=2014-01-01|title=3XMM J185246.6+003317: Another Low Magnetic Field Magnetar|url=http://adsabs.harvard.edu/abs/2014ApJ...781L..17R|journal=The Astrophysical Journal Letters|volume=781|issue=1|pages=L17|doi=10.1088/2041-8205/781/1/L17|arxiv=1311.3091|bibcode=2014ApJ...781L..17R|hdl=10045/34971|s2cid=118736623|issn=0004-637X}}</ref>。
* [[SGR 1935+2154]]：2020年4月28日發射了一對明亮的電波暴。有人猜測，這些可能是[[快速電波暴]]的銀河系例子。
* [[Swift J1818.0-1607]]：2020年3月探測到的X射線爆發，是已知也是電波脈衝星的五顆磁星之一。在它被發現的時候，可能只有240年的歷史<ref name=N2020-113>{{Cite web|url=https://www.jpl.nasa.gov/news/a-cosmic-baby-is-discovered-and-its-brilliant|title=A Cosmic Baby Is Discovered, and It's Brilliant|website=NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL)}}</ref><ref name="PHYS-20210108">{{cite news |author=[[Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics]] |title=Chandra observations reveal extraordinary magnetar |url=https://phys.org/news/2021-01-chandra-reveal-extraordinary-magnetar.html |date=8 January 2021 |work=[[Phys.org]] |access-date=8 January 2021 }}</ref>。


{| class="wikitable" style="margin:0.5em auto; width:400px;"
=== 超強磁場的影響 ===
! 磁星—[[SGR J1745-2900]]
一個強度超過1,000,000,000特斯拉的磁場，在地月距離的一半位置就足以將地球一張銀行信用卡給消磁。一顆[[釹磁鐵]]的磁場強度約為1 Tesla，而[[地磁場]]的強度則為30至60 μT，不少用作數據儲存的磁性媒體，可在短距離下以毫特斯拉的磁場把數據刪除。
|-
| style="font-size:88%" | [[File:Magnetar-SGR1745-2900-20150515.jpg|400px]]
{{center|在[[銀河系]]中心的[[超大質量黑洞[[人馬座A*]]附近發現的磁星。}}
|}


== 明亮的超新星 ==
在距磁星1,000[[公里]]的範圍內，其強大磁場足以置人於死地，水份的[[抗磁性]]可把細胞組織撕碎。一顆[[太阳质量|質量]]達太陽1.4倍的磁星，在相同距離範圍內，其[[潮汐力]]也足以致命，如果把一個人放在這種地方，其20,000 [[牛頓]]以上的拉力足以把這個人撕開成兩段。
異常明亮的超新星被認為是由[[不穩定對超新星]]（或脈動不穩定對超新星）等非常大的恆星死亡引起的。然而，天文學家最近的研究<ref>{{cite journal|last=Kasen|first=D.|author2=L. Bildsten.|title=Supernova Light Curves Powered by Young Magnetars|journal=Astrophysical Journal|date=1 Jul 2010|volume=717|issue=1|pages=245–249|doi=10.1088/0004-637X/717/1/245|arxiv = 0911.0680 |bibcode = 2010ApJ...717..245K |s2cid=118630165}}</ref><ref>{{cite journal|last=Woosley|first=S.|title=Bright Supernovae From Magnetar Birth|journal=Astrophysical Journal Letters|date=20 Aug 2010|volume=719|issue=2|pages=L204–L207|doi=10.1088/2041-8205/719/2/L204|arxiv = 0911.0698 |bibcode = 2010ApJ...719L.204W |s2cid=118564100}}</ref>假設新形成的磁星釋放到周圍超新星遺跡中的能量可能是一些最亮的超新星的原因，如SN 2005ap和SN 2008es<ref>{{cite journal |title=Super Luminous Ic Supernovae: catching a magnetar by the tail |journal=The Astrophysical Journal |date=June 2013 |volume=770 |issue=2 |pages=128 |doi=10.1088/0004-637X/770/2/128 |arxiv=1304.3320 |bibcode=2013ApJ...770..128I |last1=Inserra |first1=C. |last2=Smartt |first2=S. J. |last3=Jerkstrand |first3=A. |last4=Valenti |first4=S. |last5=Fraser |first5=M. |last6=Wright |first6=D. |last7=Smith |first7=K. |last8=Chen |first8=T.-W. |last9=Kotak |first9=R. |last10=Pastorello |first10=A. |last11=Nicholl |first11=M. |last12=Bresolin |first12=F. |last13=Kudritzki |first13=R. P. |last14=Benetti |first14=S. |last15=Botticella |first15=M. T. |last16=Burgett |first16=W. S. |last17=Chambers |first17=K. C. |last18=Ergon |first18=M. |last19=Flewelling |first19=H. |last20=Fynbo |first20=J. P. U. |last21=Geier |first21=S. |last22=Hodapp |first22=K. W. |last23=Howell |first23=D. A. |last24=Huber |first24=M. |last25=Kaiser |first25=N. |last26=Leloudas |first26=G. |last27=Magill |first27=L. |last28=Magnier |first28=E. A. |last29=McCrum |first29=M. G. |last30=Metcalfe |first30=N. |s2cid=13122542 |display-authors=9}}</ref><ref>{{cite web|last=Queen's University, Belfast|author-link=Queen's University, Belfast|title=New light on star death: Super-luminous supernovae may be powered by magnetars|url=https://www.sciencedaily.com/releases/2013/10/131016132155.htm|website=[[ScienceDaily]]|access-date=21 October 2013|date=16 October 2013}}</ref><ref>{{cite journal
|author1=M. Nicholl |author2=S. J. Smartt |author3=A. Jerkstrand |author4=C. Inserra |author5=M. McCrum |author6=R. Kotak |author7=M. Fraser |author8=D. Wright |author9=T.-W. Chen |author10=K. Smith |author11=D. R. Young |author12=S. A. Sim |author13=S. Valenti |author14=D. A. Howell |author15=F. Bresolin |author16=R. P. Kudritzki |author17=J. L. Tonry |author18=M. E. Huber |author19=A. Rest |author20=A. Pastorello |author21=L. Tomasella |author22=E. Cappellaro |author23=S. Benetti |author24=S. Mattila |author25=E. Kankare |author26=T. Kangas |author27=G. Leloudas |author28=J. Sollerman |author29=F. Taddia |author30=E. Berger |author31=R. Chornock |author32=G. Narayan |author33=C. W. Stubbs |author34=R. J. Foley |author35=R. Lunnan |author36=A. Soderberg |author36-link= Alicia M. Soderberg |author37=N. Sanders |author38=D. Milisavljevic |author39=R. Margutti |author40=R. P. Kirshner |author41=N. Elias-Rosa |author42=A. Morales-Garoffolo |author43=S. Taubenberger |author44=M. T. Botticella |author45=S. Gezari |author46=Y. Urata |author47=S. Rodney |author48=A. G. Riess |author49=D. Scolnic |author50=W. M. Wood-Vasey |author51=W. S. Burgett |author52=K. Chambers |author53=H. A. Flewelling |author54=E. A. Magnier |author55=N. Kaiser |author56=N. Metcalfe |author57=J. Morgan |author58=P. A. Price |author59=W. Sweeney |author60=C. Waters. |title=Slowly fading super-luminous supernovae that are not pair-instability explosions|journal=Nature|date=17 Oct 2013|volume=502|series=7471|issue=346|pages=346–9|doi=10.1038/nature12569|arxiv = 1310.4446 |bibcode = 2013Natur.502..346N|pmid=24132291|s2cid=4472977 }}</ref>。


== 參考文獻 ==
== 相關條目 ==
<!-- 沒有提到磁星 * [[黑洞]] -->
* 《[http://www.cnn.com/2005/TECH/space/02/01/universe.magnets/index.html 磁星的起源] {{Wayback|url=http://www.cnn.com/2005/TECH/space/02/01/universe.magnets/index.html |date=20060627194647 }}》，CNN，2005年2月2日{{英语}}
<!-- 不相關 * [[電磁脈衝]] -->
* 《[http://skytonight.com/news/3310066.html?page=1&c=y The Brightest Blast] {{Wayback|url=http://skytonight.com/news/3310066.html?page=1&c=y |date=20061104092301 }}》，Sky and Telescope，2005年2月18日{{英语}}
* [[中子星]]
{{Reflist}}
** [[軟伽瑪射線重複爆發源]]
* [[脈衝星|波煞]]


== 外部链接 ==
== 參考資料 ==
;專門的
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* {{cite book |first= Chryssa |last= Kouveliotou |title= The Neutron Star-Black Hole Connection |publisher= Springer |date= 2001 |isbn= 1-4020-0205-X }}
*{{cite journal |last1= Mereghetti|first1= S.|date=2008 |title= The strongest cosmic magnets: soft gamma-ray repeaters and anomalous X-ray pulsars|journal= Astronomy and Astrophysics Review|volume=15 |issue=4 |pages= 225–287|doi=10.1007/s00159-008-0011-z |bibcode = 2008A&ARv..15..225M |arxiv = 0804.0250 |s2cid= 14595222}}

;General
* {{cite news | title=Origin of magnetars | date=2 February 2005 | publisher=[[CNN]] | url=https://edition.cnn.com/2005/TECH/space/02/01/universe.magnets/index.html |first=Michael |last=Schirber}}
* {{cite news | title=The Brightest Blast | date=18 February 2005 | publisher=[[Sky and Telescope]] | url=https://skyandtelescope.org/astronomy-news/the-brightest-blast/ |first=Robert |last=Naeye}}

== 外部連結 ==
{{Commons and category|Magnetar|Magnetars}}
* McGill Online Magnetar Catalog [http://www.physics.mcgill.ca/~pulsar/magnetar/main.html McGill Online Magnetar Catalog -- Main Table]


{{恆星}}
{{中子星}}
{{中子星}}
{{白矮星}}
{{恆星}}
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[[Category:恆星現象]]

2023年12月3日 (日) 15:48的版本

藝術家構想中帶有磁力線的磁星。
藝術家構想中在星團中的强大磁星。

磁星是一種具有極强磁場的中子星（〜109至 1011 T，〜1013至1015 G）[1]。磁場衰變為高能量電磁輻射，特別是X射線和伽馬射線的發射提供動力[2]。

1992年，羅伯特·C·鄧肯 (天體物理學家)（英语：Robert C. Duncan (astrophysicist)）和克里斯托弗·湯普森 (天文學家)（英语：Christopher Thompson (astronomer)）於提出磁星的存在[3]。他們的提案試圖解釋瞬態伽馬射線源的性質，現在被稱為軟伽瑪射線重複爆發源（SGRs，soft gamma repeaters）[4][5]。在接下來的十年裏，磁星假說被廣泛接受，並被擴展到解釋異常X射線脈衝星（英语：Anomalous X-ray pulsar）。截至2021年7月，確認的磁星已知有24顆[6]。

有人認為磁星是快速電波爆發（FRB）的來源，特別是由於科學家在2020年使用澳大利亞平方千米陣探路者（ASKAP）電波望遠鏡的發現[7]。

描述

與其他中子星一樣，磁星直徑約為20公里（12英里），質量約為1.4太陽質量。它們是由質量是太陽的10-25倍的恆星坍縮形成的。磁星內部的密度使得其一湯匙物質的質量超過1億噸[2]。磁星與其它中子星的區別在於磁場更强，相比之下旋轉更慢。大多數觀測到的磁星每兩到十秒旋轉一次[8]，而典型的中子星，被觀測為電波脈衝星，每秒旋轉一到十次[9]。磁星的磁場會產生非常强的、具有特徵的X射線和伽馬射線爆發。與其它天體相比，磁星的活躍壽命很短。它們的强磁場在大約10,000年後衰减，之後的活動會停止强X射線的發射。考慮到目前可觀測到的磁星數量，一項估計認為銀河系中不活躍的磁星的數量為3,000萬或更多[8]。

在磁星表面觸發的星震擾亂了圍繞它的磁場，經常導致極其强大的伽馬射線閃焰發射，這些發射地球在1979年、1998年和2004年都有觀測到這些發射的記錄[10]。

中子星類型（2020年6月24日）

磁場

磁星的特點是其極其强大的磁場：〜109至1011 T[6]。這樣的磁場强度是任何人造磁鐵的一億倍[11]，大約是圍繞地球磁場的一萬億倍[12]。地球的磁場為30–60微特斯拉，釹基稀土磁體的磁場約為1.25特斯拉，磁能密度為4.0 × 105 J/m3。相較之下，磁星的1010特斯拉場的能量密度為4.0 × 1025 J/m3，E/c2的質量密度是鉛的10,000倍以上。磁星的磁場即使在1,000公里的距離內也是致命的，因為强磁場扭曲了受試者組成原子的電子雲，使已知生命形式的化學反應變得不可能[13]。地球和月球之間的平均距離為384,400 km（238,900英里），在地球到月球的一半距離處，磁星可以消除地球上所有信用卡磁條上的資訊[14]。截至2020年，它們是整個宇宙中探測到的最强大的磁性物體[10][15]。

正如2003年2月「科學美國人」封面故事中所描述的那樣，在磁星强度的磁場中會發生非凡的事情。「X射線光子很容易一分為二或合併。真空本身是極化的，變得强烈的雙折射，就像方解石晶體。原子變形為比電子的量子相對論德布羅意波長薄的長圓柱體。」[4]在一個大約105 特斯拉原子軌道變形成棒狀。在1010特斯拉，氫原子變為其正常直徑窄200倍[4]。

磁場的起源

磁星强場的主要理論是，它是由中子星進入平衡構型之前存在的湍流、密度極高的傳導流體中的磁流體動力學發電機過程產生的[16]。然後，由於存在於中子星中間深度（中子以質量為主）的質子超導體相物質中的持續電流，使這些場持續存在。類似的磁流體動力學發電機過程在中子星對的聚結過程中產生更强烈的瞬態場[17]。但另一種理論認為，它們只是由具有異常强磁場的恆星塌引起的[18]。

組成

磁星SGR 1900+14（圖中心）在史匹哲太空望遠鏡的紅外光中看到7光年寬的氣體環。磁星本身在這個波長下是看不見的，但在X射線光中可以看到。

在超新星中，恆星坍塌為中子星，其磁場强度通過磁通量守恆而急劇增加。將線性尺寸減半會使磁場强度增強四倍。鄧肯和湯普森計算出，當新形成的中子星的自旋、溫度和磁場落入正確的範圍時，發電機機制可能會起作用，將熱能和旋轉能轉化為磁能，並增強磁場，通常磁場已經很大108 T，超過1011 特斯拉（或 1015 高斯）。結果就是一顆「磁星」[19]。據估計，大約十分之一的超新星爆炸產生了磁星，而不是更標準的中子星或脈衝星[20]。

1979年的發現

1979年3月5日，在著陸器成功降落到金星大氣層幾個月後，當時在日心軌道上已無所事事的的兩艘蘇聯太空探測器金星11號和12大約在美國東部時間10:51左右被伽馬輻射擊中。這種接觸僅在幾分之一毫秒內就將兩艘探測器針的輻射讀數從正常的每秒100次提高到每秒200,000次以上[4]。

11秒後，在圍繞太陽的軌道上一艘美國國家航空暨太空總署的探測器，太陽神2號（Helios 2）也被輻射飽和轟炸。它很快地也轟擊了金星，先驅者金星軌道器的探測器也被輻射波淹沒。此後不久，圍繞地球運行的探測器，三顆美國國防部的船帆座衛星（英语：Vela (satellite)）、蘇聯的Prognoz 7號衛星（英语：Prognoz (satellite)）和愛因斯坦衛星，它們都被伽馬射線淹沒了。在離開太陽系之前，輻射被在暈輪軌道的國際彗星探險者號檢測到。

這是有史以來探測到的最强的太陽外伽馬射線波，强度是之前已知的任何一次爆發的100多倍。考慮到光速及其被幾個廣泛分佈的太空船探測到的情况，可以將伽馬輻射的來源以三角測量準確到大約2角秒的精度[21]。來源的方向與一顆恆星的餘輝相對應，該恆星在西元前3000年左右成為超新星[10]。它在大麥哲倫星雲中，來源被命名為SGR 0525-66；該事件本身被命名為GRB 790305b，這是第一次觀測到的SGR大閃焰。

最近的發現

藝術家對由磁星驅動的伽馬射線爆發和超新星的印象[22]。

2008年2月21日，美國國家航空暨太空總署和麥基爾大學的研究人員宣佈，他們發現了一顆具有電波脈衝星性質的中子星，它發出了一些磁動力爆發，像是一顆磁星。這表明磁星不僅是一種罕見的脈衝星，而且可能是一些脈衝星生命中的一個（可能是可逆的）相位[23]。2008年9月24日，歐洲南天天文台宣佈，使用 甚大望遠鏡，它確定了迄今為止發現的第一個光學活性磁星候選者。新發現的物體已被命名為SWIFT J195509+261406[24]。2014年9月1日，欧洲空间局發佈了一顆磁星靠近超新星遺跡凱斯特文79（英语：Kesteven 79）的消息。2013年，通過查看2008年和2009年拍攝的影像，來自歐洲和中國的天文學家發現了這顆磁星，命名為3XMM J185246.6+003317[25]。2013年，一顆繞著黑洞人馬座A*系統運行的磁星，PSR J1745−2900被發現。該天體為研究朝向銀河中心的電離星際介質提供了一個有價值的工具。2018年，兩顆中子星合併的結果短暫的被確定為一顆超質量磁星，它很快坍塌成黑洞[26]。

2020年4月，基於對一顆可能位於銀河系中的磁星，SGR 1935+2154的觀測，有人提出了快速射電暴（FRBs）與磁星之間的可能聯繫[27][28][29][30][31]。

已知的磁星

2004年12月27日，來自SGR 1806−20的伽馬射線爆發穿過太陽系（展示藝術家的構思）。這次爆發的威力如此之大，在約50,000光年的距離仍對地球大氣層有所影響。

截至2021年7月，已知有24顆磁星，還有6顆候選磁星等待確認[6]。完整清單見McGillSGR/AXP線上目錄[6]。已知磁星的例子包括：

磁星—SGR J1745-2900

{{center|在銀河系中心的[[超大質量黑洞人馬座A*附近發現的磁星。}}

明亮的超新星

異常明亮的超新星被認為是由不穩定對超新星（或脈動不穩定對超新星）等非常大的恆星死亡引起的。然而，天文學家最近的研究[41][42]假設新形成的磁星釋放到周圍超新星遺跡中的能量可能是一些最亮的超新星的原因，如SN 2005ap和SN 2008es[43][44][45]。

相關條目

參考資料

專門的
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