中子星有1亿特斯拉的磁场？是谁给了它如此强大的能力呀？！

文/袁玉刚 图/来自互联网

一般的永久磁铁的磁场强度约 为0.1T（特斯拉）。超导电磁铁的磁场强度可达 10特斯拉。地球磁场强度微不足道，约为10负6次方特斯拉。太阳的普遍磁场强度约为10负4次方特斯拉.太阳黑子的磁场强度最大只有0.1特斯拉。

图1 中子星

然而，宇宙中有一种具有8个以上太阳质量的恒星叫中子星，密度相当于原子核，磁场强度可达1亿～20亿特斯拉。其中有每秒自转700圈、不断发出脉冲扫过地球的脉冲星，有源源不绝地释出高能量电磁辐射的磁星。简直是不可思议。但又确实是真的。

谁给了中子星如此强大的能力呀？

众所周知，中子是中性粒子，不带电荷。中子组成的中子星怎么可能具有如此强大的磁场呢？是天文学家们检测错了，还是名字起错了？

中子星顾名思义就是由中子组成的恒星。密度当然非常大。宇宙中有这样的恒星吗？天文学家们说：有。并且还很多。著名的有1969年在1054年超新星爆发的残骸蟹状星云中发现的中子星和4U1820－30等共2000多个。

图2 蟹状星云中的中子星

中子星的典型直径有2547米，密度为每立方厘米1亿吨以上、甚至达到10亿吨。如果地球变成中子星，那它的平均半径就只有22米。中子星外部有一层等离子体，表面是Fe原子核的晶格点阵和简并自由电子气构成的固体外壳。内核是主要由中子组成，杂有少量电子、质子的流体。

图3 中子星结构

有人说：虽然中子总体不带电，但是和电子一样有1/2自旋。按夸克理论也是由3个带电荷的夸克组成，根据安培的分子电流理论，这些粒子转动就产生磁场 。也有人说：中子星的磁场来自于产生它的原来的那颗恒星。恒星具有磁场，在恒星核心收缩时，磁场密度也会收缩。这些说法对吗？

太阳是由原子组成的恒星。按照上述理论，原子里有原子核和电子，太阳理所当然会有磁场。地球也是由原子组成的恒星，地球理所当然也会有磁场。可是与地球一模一样的金星和火星为什么没有磁场呢？恒星磁场非常小。恒星核心收缩，磁场密度也收缩。但磁场强度能增加10亿倍吗？倘若真能如此，太阳的磁场为什么没有越来越强呢？

可见，上述说法站不住脚。我们还是老老实实地从物理学最基本的电磁原理来寻找答案吧！

初中的教科书上说：电子的定向移动形成电流。电流可以感生出磁场。当然，磁场也可以感生出电场。这叫电磁感应。太阳核心进行着剧烈的核聚变，产生巨量的质子、中子和电子。同时太阳在自转。这就具备了产生磁场的所有条件。地球的高温地幔里也有电子，也在自转，可以产生磁场。天体磁场发电机理论基本上是正确的。

图4 太阳磁场

星球都在自转。有没有磁场，关键取决于星球里有没有众多的电子或者质子和原子核。电子的多少又决定了星球磁场的大小。而电子或者质子和原子核的多少又取决于星球自转的速度。

总之，磁场的有无和大小完全取决于星球的自转速度。

太阳的直径140万公里。中子星的直径只有几十公里。8倍太阳质量的恒星的直径是太阳的2倍即280万公里。

根据动量矩守恒定律，mνr=常数，

一颗直径280万公里的大质量恒星收缩到直径40公里的中子星，自转速度增加49亿倍。中子星的磁场强度达到1亿～20亿特斯拉，也就可以理解了。有些中子星每秒自转700圈，壳层之间的摩擦力该有多大啊！就是中子也能摩擦变成质子和电子，加上如此高的速度，磁场强度可想而知。至于夸克，那是虚幻的东西，即使形成了，但不能独立存在，也不能形成电磁场。中子的自旋磁矩虽然存在，但强度远远小于电子的电磁场，更不是中子星磁场强度的源泉。

看起来，中子星巨大磁场强度的源泉是恒星收缩导致的自转速度增加和摩擦产生电磁，但我更相信，中子星的磁场强度之所以巨大，应该是大质量恒星两极大爆发后暴露出来的恒星中心实况，平时不喷发就不暴露，但中心的磁场强度确实特别大。中子星并不是主要由中子组成的天体，而是大质量恒星两极大喷发时的短暂现象。喷出去的物质没有落回来，中心暴露出中子星；喷出去的物质落回来，盖住了中心，中子星就不见了，强大的磁场也就随之消失了。也就是说，大质量恒星中心的磁场高达上亿特斯拉，只是平时不显山不露水而已。

那么，是谁给了中子星或者大质量恒星如此高的磁场强度呢？我的答案是：恒星系旋涡。

参考文献：袁玉刚著《旋涡里的宇宙》，甘肃科技出版社2008年出版