“磁陀星”（Magnetar）常與另一個天文學名詞“磁星”（Magnetic star）混淆。在天文學詞典中，Magnetar (a strong magnetic star or magnetically powered neutron star)曾譯成了“強磁星”，因為“磁星”一詞早前給了magnetic star。但由於媒體和部分學者忽略“強”，造成了混用。天文學名詞委員會於2019年將magnetar的中譯名定成了“磁陀星”，避免與“磁星”混淆。"磁"字對應magne-，"陀"字是-tar的音譯，也形容其作為脈衝星快速旋轉的特徵（如陀螺），"星"字表示其為恆星級天體。
磁陀星是中子星的一種，擁有極強的磁場，通過其磁場的衰減，使之能夠源源不絕地釋出高能量電磁輻射，以X射線及伽瑪射線為主。磁陀星是磁星大家族中最極端的一類。
磁陀星的理論於1992年由科學家羅伯特·鄧肯（Robert Duncan）及克里斯托佛·湯普森（Christopher Thompson）首先提出，在其後幾年間，這個假設得到廣泛接納，去解釋軟伽瑪射線復發源（soft gamma repeater）及不規則X射線脈衝星（anomalous X-ray pulsar）等可觀測天體。
據中國青年報2019年4月11日發布訊息顯示，中國科學技術大學薛永泉教授等人領銜的中美合作科研團隊發現了一個持續約7小時的獨特X射線輻射信號，這個信號來自約66億光年外。各種關鍵觀測數據均表明，該信號極有可能源於雙中子星合併之後產生的磁陀星。國際權威學術期刊《自然》4月11日刊登了這個重大研究發現。
基本介紹
- 中文名：磁陀星
- 外文名：magnetar
- 適用領域：天文
- 所屬學科：天文學
- 曾譯名：強磁星
- 分類：中子星
- 發現者：羅伯特·鄧肯（Robert Duncan）
- 易混概念：磁星（magnetic star）
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形成
當一顆大型恆星經過超新星爆發後，它會塌縮為一顆中子星，其磁場也會迅速增強。在科學家鄧肯及湯普森的計算結果當中，其強度約為一億特斯拉（10^8 Tesla），在某些情況更可達1,000億特斯拉（10^11 T，10^15 Gauss），這些極強磁場的中子星便被稱為“磁陀星”。而地球表面的天然地磁場強度，在赤道附近約3.5×10^-5 T，在兩極附近約7×10^-5 T。
恆星在超新星爆發期間，可能會失去自身約10%的質量。一顆10倍到30倍太陽質量的恆星，在避免塌縮成黑洞的情況下，它們需要釋放更多質量的物質，可能為自身的80%。據估計，每大約十顆超新星爆發中，便會有一顆能成為磁陀星，而非一般的中子星或脈衝星。在它們演變成超新星前，自身需擁有強大磁場及高自轉速度，方有機會演化成磁陀星。有人認為，磁陀星的磁場可能是在中子星誕生後首十秒左右，通過熾熱核心物質的對流所產生的，情形就如一台發動機。如果在對流現象發生期間同時擁有高自轉速度（周期約10毫秒左右），其產生的電流足以傳遍整顆天體，便足夠把其自轉動能轉為其磁場。相反，如果天體的自轉速度較慢，其核心物質的對流所產生的電流不足以傳遍整顆天體，只在局部區域流動。
短壽命
一顆磁陀星的外層含有等離子及以鐵為主的重元素，在張力產生期間，天體會出現“星震”（starquake），這種地震能使天體釋放強大能量，包括釋出X射線暴及γ射線暴，天文學家把這種天體稱為“軟γ射線復發源”。如果把一顆磁陀星看成為“軟γ射線復發源”，它們的壽命相當短暫。“星震”會釋出大量物質及能量，當中物質被困在自身的強大磁場中，繼而在數分鐘內蒸發殆盡，另外其他能以放射形式釋出的物質，其動能來自天體的角動量，使磁陀星的自轉速度減慢，且比其他中子星減得更快。轉速減慢會連帶其強大磁場一同減弱，到大約一萬年後磁陀星的“星震”停止，期間仍會釋出X射線，天文學家將之稱為“不規則X射線脈衝星”。再過大約一萬年後，其活動幾近停止。“星震”屬於一種瞬間的大型破壞，當中一些給人們直接記錄，例如2004年12月27日的SGR 1806-20，隨著天文望遠鏡的精確度日高，預計在未來人們能記錄更多類似現象。
已知的磁陀星
截止到2020年，已經確認的磁星有24顆，6顆候選體。幾個特殊代表
SGR 0525-66，位於大麥哲倫雲，人類發現的首顆磁陀星（1979年）。
SGR 1806-20，位於人馬座，距離地球50,000光年。磁場最高。
SGR 1900+14，位於天鷹座，距離地球20,000光年。
SGR 0501+4516，2008年8月22日被發現。
1E 1048.1-5937，位於船底座，距離地球9,000光年。該恆星在演變為磁陀星前，其質量估計為太陽的30到40倍。
3XMM J185246.6+003317，位於銀河系超新星遺蹟Kes79的南側，中國人發現的第一顆磁陀星。
事件
三萬光年外磁陀星爆發耀眼光環如太空煙火
天文學家曾利用美國宇航局的“雨燕”(Swift)衛星和費米伽馬射線太空望遠鏡(Fermi Gamma Ray Space Telescope)，觀察距離地球30000光年的一個恆星殘餘物中頻繁發生的一些高能伽馬射線爆發，這種爆發宛如天國煙火。這些美麗的天上“煙火”是從一種被稱作“軟γ 射線復現源”(soft-gamma-ray repeater)的，非常罕見的中子星中發出的。這種天體會時不時地噴發出一系列X射線和伽馬射線。
這個天體位於南天的矩尺座，人們早就知道它是一個X射線源。在過去的兩年間，天文學家已經鑑別出它發出的脈衝射電和X射線信號。2008年10月3日，它產生一系列規模不大的爆發，之後經歷一段平靜期，然後在2009年1月22日重新爆發，且強度激增。
因其重新爆發，天文學家將這一天體歸為“軟 γ 射線復現源”(soft-gamma-ray repeater)，這類天體發現了6顆。2004年，另一顆“軟 γ 射線復現源”產生的超強爆發，從50000光年外對地球上層大氣產生顯著影響。科學家認為，這一輻射源是一顆高速旋轉的中子星——一顆非常緻密，像城市一樣大的超新星遺骸。雖然它的直徑僅有12英里，但是它的質量超過太陽。這一天體被編號為SGR J1550-5418。
雖然中子星一般都擁有強大的磁場，但是一個中子星群體可以展現出比單箇中子星強1000倍的磁場強度。這些所謂的“磁陀星”在宇宙中擁有最強的磁場。SGR J1550-5418每2.07秒旋轉一周，是世界上旋轉速度最快的磁陀星。天文學家認為，磁陀星通過它們磁場裡的強大能量，為它們的爆發供能。
美國宇航局表示，這一事件能量極高，其產生的射線轟擊地球高層大氣，造成大氣分子電離發光。強烈的射線對數千顆在地球軌道運行的衛星造成影響，並使地球外層大氣發生電離並發光。根據美國宇航局的說法，這一爆發在伽馬射線波段的亮度甚至超過滿月，是有史以來在太陽系之外記錄到的“最明亮的東西。”當然肉眼是無法感覺到這種亮度的，因為肉眼無法看見伽馬射線，並且地球大氣對於伽馬射線具有強烈的攔截作用。
“不管是對於天文學家還是中子星，這種事件可能一生都只會發生一次，”大衛·帕爾默(David Palmer)博士說。他來自美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室。 “在過去的35年間，我們僅僅記錄到另外兩起這樣的類似案例，而這一次爆發的能量是另外兩次的100倍。”
由於它距離遙遠，此次爆發不會對地球構成大的威脅，但如果它離我們再近一些，它將是致命的。即便它們只是離我們十幾光年遠，磁陀星也將造成嚴重的問題。而據天文學家們估計，我們的銀河系中存在大量這種天體，只是能級可能稍低一些。
不過，“相比2004年12月27日的那次，兩外兩次爆發簡直就是小兒科，”布里亞·岡瑟勒(Bryan Gaensler)博士說。他來自麻薩諸塞州哈佛-史密松天體物理中心。“如果它距離我們10光年以內，它將嚴重損害地球的大氣層。 然而幸運的是，所有我們已發現的磁陀星都位於相當遙遠的地方。
2008年3月19日曾發生過一次爆發方向幾乎正對地球的事件，爆發源是GRB 080319B。但GRB 080319B屬於超大質量恆星核心塌縮成黑洞時候，所釋放出的高能伽馬射線暴，強度和能量都遠遠不是磁陀星的“軟伽馬射線復現源”所能夠相提並論的。
奇特磁陀星
據國外媒體報導，宇宙中的磁陀星是一種神秘的天體，擁有極為強大的磁場，並且可以釋放出諸如伽馬射線等高能電磁輻射，磁陀星形成於超新星爆發，當恆星消耗完自身攜帶的燃料後發生強烈的爆發，在條件具備的情況下可坍縮成一顆中子星，如果磁場足夠強大，那么這類中子星就被稱為磁陀星。科學家利用美國宇航局錢德拉X射線空間望遠鏡和數個衛星觀測平台發現磁陀星可能是多種多樣的，比此前認為的“種類”要更多一些。
恆星發生爆發後，核心坍縮成中子星，物質被擠入體積僅為10至15英里寬的空間內，即16至24公里，大多數的中子星可以進行快速旋轉，一秒內完成數次旋轉，但是有些中子星的旋轉速度比較低，每隔幾秒鐘才完成一次旋轉磁陀星的強磁場是大多數中子星的1000倍，但是這個理論並非完全符合當前的觀測結果。根據最新的巡天表明，SGR 0418+5729天體就是一顆磁陀星，其性質卻截然不同，來自西班牙巴塞隆納太空科學研究所研究員南達·瑞伊爾認為我們已經發現SGR 0418磁陀星擁有較低強度磁場。
研究人員使用錢德拉望遠鏡、歐洲空間局XMM-牛頓以及NASA的雨燕、RXTE衛星對SGR 0418磁陀星進行了超過三年的調查，已經測量其旋轉速度變化與磁場強度之間的關係，來自羅馬國家天體物理研究所科學家贊布羅塔認為表面低磁場強度的磁陀星非常罕見，顯然是異常中子星演化模式的典型案列。研究估計SGR 0418磁陀星的年齡大約為55萬歲，但是該天體內部磁場相對較強，未來仍然可能出現爆發事件。
如果大多數中子星誕生時都具有強磁場環境，那么宇宙中出現的不少能量較弱的伽瑪射線暴發可能來源於磁陀星的形成，而非黑洞，磁陀星形成時的伽馬射線暴，強度和能量要明顯弱於黑洞形成時的伽馬射線暴，同時磁陀星誕生時產生的引力波信號也會在宇宙中擴散，當前宇宙中的神秘“時空漣漪”有可能來源於磁陀星的形成。SGR 0418磁陀星距離地球大約6500光年，位於銀河系中，本項研究結果將發表在6月10日出版的《天體物理學》期刊上。
