中國科學家揭示磁星超級爆發關鍵機制,爲宇宙劇烈能量事件研究提供新視角

【環球網科技綜合報道】磁星,這種宇宙中擁有超強磁場的中子星,其磁場強度超過普通冰箱磁鐵的10萬億倍,爆發時釋放的能量足以照亮整個星系,一直被視爲宇宙中最“恐怖”的天體之一。記者從中國科學院雲南天文臺獲悉,該臺研究團隊首次將太陽爆發理論拓展至磁星環境,成功揭示了磁星產生超級爆發的關鍵機制,爲理解這類極端天體的磁場驅動爆發過程打開了新窗口。

據新華社報道,磁星主要包括反常X射線脈衝星(AXP)和軟伽馬重複爆(SGR),目前人類僅探測到約30餘個此類天體。其中SGR爆發時釋放的巨耀發能量可達10⁴⁴至10⁴⁷爾格,是宇宙中已知的最劇烈能量爆發事件之一。然而,科學界對巨耀發的產生機制長期以來知之甚少。

“我們以太陽爆發CME理論爲基礎,構建了磁星巨耀發的三維磁通量繩災變模型。”論文第一作者、中國科學院雲南天文臺蒙盈博士解釋道,“磁星上扭曲的螺旋磁結構——磁通量繩,就像一根受外力擠壓的彈簧。當磁星作用在磁通量繩上的引力與磁力之比小於0.48時,磁通量繩就會像被壓縮到極限的彈簧突然掙脫束縛,猛烈彈射出去,引發巨耀發。”

研究團隊通過解析計算穿過中子星表面的圓形磁通量繩磁場分佈,系統分析了其在洛倫茲力、磁張力和重力聯合作用下的平衡狀態,以及中子星背景偶極磁場變化時的平衡穩定性。最終得出關鍵理論判據:當特徵參量η=GMm/(R⁴B²)<0.48時(其中G爲牛頓引力常數,M爲恆星質量,m爲拋射物質量,R爲恆星半徑,B爲偶極磁場強度),磁星系統會失去平衡並引發爆發。

這一判據不僅給出了磁星巨耀發產生的磁場下限,結合中子星磁場與自轉週期的關係,還在週期與週期變化率圖上精確劃定了磁星巨耀發的理論參數範圍,與現有觀測結果高度吻合。值得關注的是,該研究方法展現出廣泛的適用性:將其應用於太陽爆發研究時,推導出的拋射物質量理論上限爲10¹⁷克,這一結果與實際觀測完全一致。

業內專家指出,這項研究突破了傳統天體物理研究的侷限,首次將太陽物理理論成功拓展至磁星環境,爲理解宇宙中極端磁場驅動的爆發過程提供了全新理論框架。(純鈞)



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