中子星是一種奇特的天體，它們由大質(zhì)量恒星在死亡時(shí)坍縮而成，半徑只有幾十公里，但質(zhì)量卻相當(dāng)于太陽(yáng)的幾倍。中子星的密度極高，每立方厘米的質(zhì)量達(dá)到數(shù)億噸。由于巨大的壓力，中子星內(nèi)部的原子被壓碎，電子和質(zhì)子結(jié)合成了中子。因此，中子星表面和內(nèi)部主要由中子構(gòu)成。

那么，既然中子星都是由不帶電的中子組成，為什么它們會(huì)有超強(qiáng)的磁場(chǎng)呢？這個(gè)問題困擾了許多天文學(xué)家和物理學(xué)家。目前還沒有一個(gè)完全確定的答案，但有一些可能的解釋。

不同類型的中子星具有不同的磁性。最常見的是脈沖星，這是一種旋轉(zhuǎn)的中子星，從其磁極發(fā)射電磁輻射束。當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些電磁輻射束像燈塔一樣掃過(guò)天空，產(chǎn)生了可以被地球上的射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到的有規(guī)律的脈沖。脈沖星的磁場(chǎng)范圍為10^8到10^12高斯(地球磁場(chǎng)約為0.5高斯)。科學(xué)家們認(rèn)為脈沖星從它們的祖先恒星那里繼承了它們的磁場(chǎng)。

恒星內(nèi)部有復(fù)雜的流體運(yùn)動(dòng)，這些運(yùn)動(dòng)在恒星內(nèi)部產(chǎn)生了電流和磁場(chǎng)。當(dāng)恒星坍縮成中子星時(shí)，它會(huì)保持原來(lái)恒星的磁通量不變。不過(guò)由于它的半徑縮小了數(shù)千倍，面積大大減小了，磁感應(yīng)強(qiáng)度就大大增加了。這就像把一個(gè)柔軟的條形磁鐵壓扁后兩端更容易吸住釘子一樣。

然而，并不是所有的中子星都可以用繼承磁場(chǎng)來(lái)解釋。有些磁場(chǎng)更強(qiáng)，需要另一種機(jī)制來(lái)解釋。這些磁場(chǎng)更強(qiáng)的中子星被稱為磁星，其磁場(chǎng)在10^14到10^15高斯之間。磁星是非常罕見和神秘的物體，它們會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的x射線和伽馬射線爆發(fā)，可以在整個(gè)星系中探測(cè)到。

科學(xué)家們認(rèn)為，磁星通過(guò)一種稱為發(fā)電機(jī)效應(yīng)的過(guò)程產(chǎn)生自己的磁場(chǎng)。這一過(guò)程涉及到中子星液態(tài)核心的湍流運(yùn)動(dòng)和對(duì)流，液態(tài)核心主要由中子組成，但也包含一些質(zhì)子和電子。這些帶電粒子可以產(chǎn)生電流，并通過(guò)反饋回路放大現(xiàn)有的磁場(chǎng)。

目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了約30顆左右的磁星候選體。其中最著名的例子是SGR 1806-20，它在2004年12月27日發(fā)生了有史以來(lái)最強(qiáng)大的伽馬射線暴之一。這次爆發(fā)持續(xù)了約0.2秒，但釋放出了相當(dāng)于太陽(yáng)250000年總輻射量的能量。這次爆發(fā)對(duì)地球產(chǎn)生了一定影響，使得地球上部分電離層擾動(dòng)，并且使得距離爆發(fā)源50000光年外的地球衛(wèi)星探測(cè)器觸發(fā)安全模式。

除了產(chǎn)生和放大磁場(chǎng)之外，中子星還有一個(gè)重要過(guò)程就是磁場(chǎng)衰減和消失。這個(gè)過(guò)程會(huì)影響中子星自身和周圍環(huán)境的演化，并且可能導(dǎo)致中子星停止輻射或變成其他類型的天體。

中子星磁場(chǎng)衰減或消失有多種可能性。其中一種是中子星在高速自轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)向外輻射電磁波，從而損失能量和角動(dòng)量。這種輻射會(huì)使中子星的自轉(zhuǎn)速度和磁偶極矩（與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比）同時(shí)減小。這是最簡(jiǎn)單和最普遍的磁場(chǎng)衰減機(jī)制，一般發(fā)生在中子星的前期。

而后期主要是歐姆耗散。當(dāng)中子星自轉(zhuǎn)時(shí)，這些帶電粒子會(huì)受到洛倫茲力的作用，在晶格中發(fā)生微小的位移。這種位移會(huì)導(dǎo)致晶格內(nèi)部產(chǎn)生電阻，從而產(chǎn)生歐姆耗散。此外，還有其他機(jī)制使中子星磁場(chǎng)衰減。

審核編輯：劉清