磁陀星的面纱揭露，固态表面外，是否有大气层？

NASA望远镜发现 超致密中子星可能有固态表面

这一结果可以帮助科学家理解包括中子星和黑洞等极端宇宙物体的物理现象

艺术家创作的磁陀星印象画（磁陀星是中子星的一种）

（图片来源：ESO/L.Calcada）

磁陀星，一种具有最强磁场的中子星，首次在X射线的观测下证实，它的磁场是偏振的，这意味着它具有一个无大气层的固体表面。

科学家用NASA的X射线成像偏振探测器（IXPE）太空望远镜来观察磁陀星4U 0142+61，它位于仙后座，距地球约13,000光年。

这次X射线观测使得科学家可以第一次证实磁陀星的偏振磁场理论，也揭露了中子星表层固态、裸露的本质。

这一发现可以帮助科学家更好地了解极端宇宙物体，包括中子星和黑洞在内的物理现象。

磁陀星4U 0142+61的位置，距地球约13000光年（图片版权：Roberto Taverna）

通过测量偏振，科学家知道了光波的电场与磁场，并且了解到光波朝向其前进方向的90°振荡。当光的电场向一个方向振荡时，光就被描述为偏振。

意大利帕多瓦大学的天文学家、IXPE新结果的主要研究作者罗伯特·塔瓦那（Roberto Taverna）在一篇声明里表示：“我们发现偏振的角度正好是90°，如果这个恒星有一个固体外壳，并且被外层充满电流的磁场所包围，那么理论模型就可以进行预测了。”

塔瓦那和他的同事惊奇地发现，偏振可以取决于光的单个粒子----光子的能量。

NASA荣誉退休科学家马丁·魏斯科普夫（Martin Weisskopf）从这项任务开始到2022年春季一直在领导IXPE团队。他在同一份声明中说：“根据目前关于磁陀星的理论，我们本希望探测到偏振。但先前没人预测偏振会取决于光子的能量，而我们在对这颗磁陀星的研究中发现了这一现象。”

就像所有的中子星一样，当大质量恒星耗尽核聚变的燃料，并且其内核不再支撑自身引力而坍缩时，磁陀星就形成了。

这导致一个与质量与太阳相当或更大的天体被压缩到约16公里宽，这相当于地球上一个中等城市的大小。因此，NASA表示中子星的物质密度非常大，一茶匙的中子星物质将重达40亿吨。

IXPE于2021年12月由SpaceX猎鹰9号火箭发射到环地轨道，它所看到的低能偏振表明，这颗磁陀星的磁场强大得难以想象，它可能会将中子星周围的大气变为固态或液态，这种现象称作磁凝聚。

这取决于磁陀星和其他中子星是否真的拥有大气层。然而，这是天文学家仍然在激烈争论的问题。不过，这个谜题是诸多可以用偏振法，即使用IXPE研究极端天体的偏振X射线解决的谜题之一，尤其是当进一步的研究结果显示磁陀星只有固体表面时。

魏斯科普夫说：“在我看来，IXPE已经毫无疑问地表明，X射线偏振法对进一步了解X射线系统的运转原理是非常重要的。未来的任务必须认识到这一事实。”

研究结果发表在上月《科学》杂志上。

相关知识

中子星是大质量超巨星的坍缩核心，其总质量相当于10到25个太阳，如果这颗恒星富含金属，坍缩后形成的中子星可能还会更重。除了黑洞和一些假设的天体外（如白洞、夸克星和奇异星），中子星是目前已知最小、密度最高的星体。中子星的半径约只有10公里（6英里），而质量相当于1.4个太阳。如此大的密度来源于大质量恒星的超新星爆炸和引力坍缩，将其核心压缩到超过白矮星的密度，与原子核的密度相当。

太阳是位于太阳系中心的恒星。它是一个近乎完美的热等离子体理想球体，通过其核心的核聚变反应加热到白炽。太阳主要以可见光、紫外线和红外线的形式辐射能量，是地球上生命最重要的能量来源。 太阳的半径大约是695,000千米，或地球半径的109倍。它的质量大约是地球的330,000倍，约占太阳系总质量的99.86%。

BY:Robert Lea

FY: 绿叶

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