http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2013-08-03
科学家模拟中子星磁场放大机制：引发超强爆炸
研究显示在超大质量中子星内部发生的不稳定性将可以在其塌缩成为黑洞之前触发剧烈的磁场放大机制
新浪科技讯 北京时间8月3日消息，据国外媒体报道，德国阿尔伯特·爱因斯坦研究所(AEI)的研究人员的数值模拟结果显示，产生强大磁场的中子星内部失稳现象将有可能触发宇宙中最猛烈的爆发现象之一。
当两个位于同一双星系统中的中子星相互接近并发生碰撞之后就会形成一个超致密的中子星。这颗新产生的中子星寿命短暂，会很快塌缩形成黑洞，并在瞬间发出剧烈的伽马射线辐射，这是宇宙中最为明亮的爆发现象之一。这种瞬时伽马射线爆发可以被诸如XMM牛顿，费米以及雨燕等空间观测设备探测到，这种爆发事件在一秒钟内释放出的能量与我们整个银河系在一年之中释放出的能量相当。
长期以来，科学家们一直猜想在这种星体周围空间存在超强磁场，其强度甚至比任何我们目前所知天体的磁场强度更高，因为只有这样才能解释如此强度的辐射。现在来自德国马克斯普朗克引力物理研究所(爱因斯坦研究所/AEI)首次给出了一项模拟结果，其可以使中子星在塌缩成黑洞之前便能够产生出如此强大的磁场。
那么这种超强磁场——强度比地球磁场强1亿亿至10亿亿倍，究竟是如何从早期强度低得多的中子星产生出来的？这一现象可以用等离子体的差异转动来解释，在磁场环境下，不同层次上的等离子体相互“摩擦”，最终造成等离子体的剧烈运动。这就是由差分旋转效应引起的磁旋转不稳定性。这一机制被认为在很多天体物理系统中都起着重要作用，如吸积盘以及超新星的核塌缩过程。长期以来科学家们猜测在超大质量中子星内部存在的这种磁旋转不稳定性可以带来所需的磁场放大效应。而通过此次数值模拟结果，科学家们首次证实了这种可能性。
马普研究所引力波建模团队的科学家们在一个初始有序的磁场环境下模拟一颗超大质量中子星的情况，在存在自转的情况下，其结构显著的变复杂了。由于这种剧烈增加的不稳定性，其最终崩塌并形成黑洞，其周围被一层物质云包围，直到后者也被黑洞所完全吞噬。
这一模拟结果清晰展示了中子星内部指数级放大机制，即所谓磁旋转不稳定性的存在。在超大质量中子星内部极端引力环境下的这一机制到目前为止还尚未得到细致研究。这是因为在这些星体内部的物理环境非常极端，对其进行研究极具挑战性。
这项发现之所以有趣，至少有两大原因：首先它首次清晰展示了在爱因斯坦广义相对论下磁旋转不稳定性的演化；第二，这一发现将具有深远的天体物理学意义，支持这样一种观点，即强大的磁场可以作为解释瞬时伽马射线暴巨量能量释放的关键因素。(晨风)
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