磁陀星的面紗揭露，固態(tài)表面外，是否有大氣層？

NASA望遠鏡發(fā)現 超致密中子星可能有固態(tài)表面

這一結果可以幫助科學家理解包括中子星和黑洞等極端宇宙物體的物理現象

藝術家創(chuàng)作的磁陀星印象畫（磁陀星是中子星的一種）

（圖片來源：ESO/L.Calcada）

磁陀星，一種具有最強磁場的中子星，首次在X射線的觀測下證實，它的磁場是偏振的，這意味著它具有一個無大氣層的固體表面。

科學家用NASA的X射線成像偏振探測器（IXPE）太空望遠鏡來觀察磁陀星4U 0142+61，它位于仙后座，距地球約13,000光年。

這次X射線觀測使得科學家可以第一次證實磁陀星的偏振磁場理論，也揭露了中子星表層固態(tài)、裸露的本質。

這一發(fā)現可以幫助科學家更好地了解極端宇宙物體，包括中子星和黑洞在內的物理現象。

磁陀星4U 0142+61的位置，距地球約13000光年（圖片版權：Roberto Taverna）

通過測量偏振，科學家知道了光波的電場與磁場，并且了解到光波朝向其前進方向的90°振蕩。當光的電場向一個方向振蕩時，光就被描述為偏振。

意大利帕多瓦大學的天文學家、IXPE新結果的主要研究作者羅伯特·塔瓦那（Roberto Taverna）在一篇聲明里表示：“我們發(fā)現偏振的角度正好是90°，如果這個恒星有一個固體外殼，并且被外層充滿電流的磁場所包圍，那么理論模型就可以進行預測了?！?/p>

塔瓦那和他的同事驚奇地發(fā)現，偏振可以取決于光的單個粒子----光子的能量。

NASA榮譽退休科學家馬丁·魏斯科普夫（Martin Weisskopf）從這項任務開始到2022年春季一直在領導IXPE團隊。他在同一份聲明中說：“根據目前關于磁陀星的理論，我們本希望探測到偏振。但先前沒人預測偏振會取決于光子的能量，而我們在對這顆磁陀星的研究中發(fā)現了這一現象?！?/p>

就像所有的中子星一樣，當大質量恒星耗盡核聚變的燃料，并且其內核不再支撐自身引力而坍縮時，磁陀星就形成了。

這導致一個與質量與太陽相當或更大的天體被壓縮到約16公里寬，這相當于地球上一個中等城市的大小。因此，NASA表示中子星的物質密度非常大，一茶匙的中子星物質將重達40億噸。

IXPE于2021年12月由SpaceX獵鷹9號火箭發(fā)射到環(huán)地軌道，它所看到的低能偏振表明，這顆磁陀星的磁場強大得難以想象，它可能會將中子星周圍的大氣變?yōu)楣虘B(tài)或液態(tài)，這種現象稱作磁凝聚。

這取決于磁陀星和其他中子星是否真的擁有大氣層。然而，這是天文學家仍然在激烈爭論的問題。不過，這個謎題是諸多可以用偏振法，即使用IXPE研究極端天體的偏振X射線解決的謎題之一，尤其是當進一步的研究結果顯示磁陀星只有固體表面時。

魏斯科普夫說：“在我看來，IXPE已經毫無疑問地表明，X射線偏振法對進一步了解X射線系統的運轉原理是非常重要的。未來的任務必須認識到這一事實。”

研究結果發(fā)表在上月《科學》雜志上。

相關知識

中子星是大質量超巨星的坍縮核心，其總質量相當于10到25個太陽，如果這顆恒星富含金屬，坍縮后形成的中子星可能還會更重。除了黑洞和一些假設的天體外（如白洞、夸克星和奇異星），中子星是目前已知最小、密度最高的星體。中子星的半徑約只有10公里（6英里），而質量相當于1.4個太陽。如此大的密度來源于大質量恒星的超新星爆炸和引力坍縮，將其核心壓縮到超過白矮星的密度，與原子核的密度相當。

太陽是位于太陽系中心的恒星。它是一個近乎完美的熱等離子體理想球體，通過其核心的核聚變反應加熱到白熾。太陽主要以可見光、紫外線和紅外線的形式輻射能量，是地球上生命最重要的能量來源。 太陽的半徑大約是695,000千米，或地球半徑的109倍。它的質量大約是地球的330,000倍，約占太陽系總質量的99.86%。

BY:Robert Lea

FY: 綠葉

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