211service.com
Pulsarer är gigantiska permanenta magneter, säger fysiker
Pulsar är bland de mest exotiska sakerna i universum. Dessa objekt är roterande neutronstjärnor som sänder ut strålning från sina magnetiska poler. De verkar pulsera eftersom den magnetiska axeln inte är i linje med rotationsaxeln, så polen kommer in och ut ur synfältet när neutronstjärnan roterar.
Men pulsarer är också pussel. Den konventionella uppfattningen är att deras magnetfält uppstår från rörelsen av laddade partiklar när de roterar. Dessa laddade partiklar borde bete sig som en supervätska och bör därför hamna i linje med rotationsaxeln. Det är uppenbarligen inte fallet sedan dess.
Dessutom är dessa typer av superfluidströmmar sannolikt mycket instabila och genererar vinglingar i magnetfältet. Men pulsarer är välkända för att vara otroligt stabila. Hur kan det vara såhär?
Ett annat problem är hur pulsarer hamnar med magnetfält som är så starka. Den konventionella uppfattningen är att processen med kollaps under en supernova på något sätt koncentrerar den ursprungliga stjärnans fält. Men en stjärna förlorar mycket av sitt material när den exploderar som en supernova och detta bär förmodligen också bort mycket av sitt magnetfält. Men vissa pulsarer har fält så höga som 10^12 Tesla, mycket mer än vad som kan förklaras av denna process.
Idag föreslår Johan Hansson och Anna Ponga vid Luleå tekniska universitet i Sverige en smart väg ut ur denna gåta. De påpekar att det finns ett annat sätt för magnetiska fält att bildas, annat än rörelsen av laddade partiklar. Denna andra process är genom inriktningen av magnetfälten i kroppens komponenter, vilket är hur ferromagneter bildas.
Deras förslag är att när en neutronstjärna bildas blir de magnetiska neutronmomenten inriktade eftersom detta är den lägsta energikonfigurationen av kärnkrafterna mellan dem. När denna inriktning äger rum, fryses ett kraftfullt magnetfält effektivt på plats.
Detta gör neutronstjärnor till gigantiska permanentmagneter. Hansson och Ponga kallar dem neutromagneter.
En neutromagnet skulle vara enormt stabil, precis som en permanent ferromagnet. Fältet skulle sannolikt komma i linje med stjärnans ursprungliga fält, som även om det är mycket svagare, fungerar som ett frö när fältet bildas. Betecknande nog behöver detta inte vara i samma riktning som spinnaxeln.
Dessutom, eftersom alla neutronstjärnor har ungefär samma massa, kan Hansson och Ponga beräkna den maximala styrkan på fälten de borde generera. Detta antal visar sig vara ungefär 10^12 Tesla, exakt det värde som observeras i de högsta styrkafälten runt neutronstjärnor.
Det löser omedelbart flera av de enastående gåtorna om pulsarer på ett anmärkningsvärt enkelt sätt.
Teorin är också testbar. Den förutspår att neutronstjärnor inte kan ha magnetfält större än 10^12 Tesla. Så upptäckten av en neutronstjärna med ett starkare fält skulle omedelbart förgöra den.
Men idén väcker också några egna frågor. Inte minst av dessa är om det ens är möjligt för neutronmagnetiska moment att bli inriktade på det sätt som Hansson och Ponga föreslår. Pauli uteslutningsprincipen skulle vid första anblicken tyckas utesluta möjligheten att neutroner justeras på detta sätt.
Men Hansson och Ponga pekar på laboratorieexperiment som tyder på att kärnsnurr kan bli beställda, som ferromagneter. Man bör komma ihåg att kärnfysiken vid dessa extrema omständigheter och tätheter inte är känd a priori, så flera oväntade egenskaper (som neutromagnetism) kan gälla, säger de.
Hansson och Ponga är de första som säger att deras idé är spekulativ. Hur som helst så har den också en viss elegans och förklaringskraft som gör den värd att eftersträva betydligt mer i detalj.
Ref: arxiv.org/abs/1111.3434 : Pulsarer: kosmiska permanenta 'Neutromagneter'?