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圖/陳翊榛
文/郭詠澧
2026年3月,加州大學柏克萊分校的天文學家首次直接觀測到一顆「磁星」(Magnetar)的誕生。同學問,磁星是什麼?磁星是如何誕生的?
當一個大約太陽10~25倍大質量的恆星死亡,經歷了超新星爆炸,留下極高密度的核心殘骸,這些殘骸主要是由中子組成,稱為中子星;如果這顆新生中子星的自轉速度、溫度和磁場恰好落入特定範圍,就會觸發「發電機機制」,將熱能和旋轉能轉化為磁能;若磁場急劇增強,使磁場增強1000倍以上,就形成磁星。磁星就是一種極端的中子星,科學家估計約10%的超新星爆炸,會產生磁星。
宇宙怪獸 釋放能量
「超新星」(Supernova)是某些恆星在演化接近末期時經歷的劇烈爆炸,釋放的能量相當於太陽一生輻射能量的總和,並會將內部合成的重元素拋射至太空中,其亮度會短暫激增,並留下中子星等塵埃殘駭;而超亮超新星比普通超新星亮了10倍以上。今年觀測到磁星的誕生,確認2010年提出的理論:磁星是某些超亮超新星的能量來源。
天文學家觀測到的磁星直徑約20公里(跟一座城市差不多大),質量卻是太陽的1.4倍,密度高到一湯匙的磁星物質就重達1億噸以上。自轉週期是每2~10秒轉一圈,比普通脈衝星慢;估計活躍壽命約1萬年。磁星的磁場強度約109~1011特斯拉(地球的1萬億倍,這種磁場強大到難以想像,如果在地球與月球之間的中點放一顆磁星,地球上所有信用卡的磁條都會被瞬間抹除;如果你靠近到1000公里以內,磁場會直接將人類體內原子裡的電子撕扯出來,化為一團原子核。
數量稀少 4種特性
磁星雖然數量稀少,目前僅確認約有30餘顆,卻在宇宙中扮演著關鍵角色,科學家認為磁星具有下列4種特徵:
超亮超新星的引擎
磁星是宇宙中某些最明亮爆炸事件的核心動力。當磁星高速自轉時,其強大磁場會加速帶電粒子,撞擊超新星殘骸,使爆炸持續發光數月甚至數年,遠超過普通超新星的亮度。
快速射電暴(FRB)的來源
快速射電暴是宇宙中最神祕、最強烈的無線電訊號之一,在幾毫秒內釋放的能量相當於太陽數日的輻射總和。2020年,天文學家首次在銀河系內探測到一個FRB,確認它來自一顆已知磁星,為FRB的起源之謎提供了決定性線索。
宇宙極端物理的天然實驗室
磁星的磁場強到足以扭曲物理定律本身,科學家發現X射線光子在磁場中會分裂或合併;真空被極化,變得像方解石晶體一樣雙折射;原子被拉長成細長的圓柱體,比電子的量子波長還細。
銀河系中的隱藏族群
雖然目前僅觀測到幾十顆活躍磁星,但天文學家估計銀河系中可能有3000萬顆以上的沉寂磁星,它們的磁場已衰減,不再發出強烈輻射,靜靜潛伏在宇宙深處。
磁星是宇宙中最極端的天體之一,它們是大質量恆星死亡後的「磁場怪獸」,以無與倫比的磁力驅動超亮超新星、發射快速射電暴,並在極端條件下挑戰我們對物理學的理解。它們雖然短暫活躍(僅約1萬年),卻是解開宇宙高能現象之謎的關鍵鑰匙。正如一位參與2026年發現的研究者所說:「這是宇宙大聲告訴我們,我們還沒有完全理解它,並挑戰我們去解釋它。」
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