1樓：物理學徒妖妖夢
既然磁星是一類中子星，也就是大質量恆星在演化末期坍縮而發生超新星爆發之後的殘骸，那麼最自然的猜想就是它的形成和一般的中子星沒有多少不同，它的磁場只不過是主序星階段磁場的遺跡，這一模型被稱為化石場(fossil field)。我們可以根據理想磁流體磁通量守恆來估計坍縮成中子星後的磁場強度，然而即使按觀測到磁場最強的主序星來估計，坍縮後的磁場都只能達到大約 ，這樣乙個數值多數磁星都能超過。圖1[1]是目前觀測到的中子星磁場分布，紅色是磁星；此外，強磁場主序星相當罕見，難以與觀測到的磁星數量相比[2]。
圖1所以我們需要考慮坍縮階段或是之後產生或放大磁場的機制。第一種可能是雙中子星並合，並合過程中的一些磁流體不穩定性可能放大磁場[3]
[4]。圖2[3]是數值模擬得到的並合過程中磁場強度分布的變化情況，這些模型可以通過對並合事件的多信使觀測來檢驗[4]。最近有研究者發現X射線瞬變源CDF-S XT2的光變性質與並合形成磁星一致[5]，這一瞬變源位於星系外圍，因而不太可能是與活躍的恆星形成相關的事件；光變短暫的持續時間也可以排除潮汐瓦解事件；基於過去工作推算出的這類瞬變事件的發生概率，與基於引力波事件GW170817推斷出的雙中子星並合概率一致。
圖2第二種可能基於恆星磁場形成的發電機(dynamo)理論，該理論認為，恆星較差自轉或對流導致內部導電等離子體發生大規模定向運動，從而形成偶極磁場。有研究者認為，在恆星演化末期坍縮為中子星的階段，雖然最初可以認為角動量和磁通量守恆，但後期會由於一些磁流體不穩定性，偶極磁場迅速增強，同時由於較差自轉形成的環向磁場也迅速增強，導致磁場失控地放大（為便於描述，之後將這一機制簡稱為發電機機制）[2]；也有研究者認為，坍縮階段電子俘獲過程產生的中微子加熱周圍物質形成的對流就可以放大磁場[6]。然而這種機制在多數情形下並不能產生足夠強的磁場[2]，並且在前身恆星高速自轉的情形下，僅靠中微子加熱也不足以導致超新星爆發[7]。
圖3[8]解釋了偶極磁場由於較差自轉，也就是不同緯度自轉角速度不同，磁力線被拖曳而形成環向磁場。
圖3高解析度的數值模擬表明[9]，發電機機制是可能的。圖4、5、6是模擬結果，4反映環向磁場強度的演化，可以看到很快就出現了磁流體不穩定性；5反映不同解析度下徑向磁場強度的分布，可以看到顯著的極向磁場；6反映環向磁場強度的分布，左側是初始構型，右側是不穩定性出現後的，可以看到顯著的環向磁場。
圖4圖5
圖6不少磁星都在超新星遺跡中被發現，例如圖7[10]是Chandra X射線望遠鏡拍攝的超新星遺跡Kes 73，中心的亮點是磁星，這似乎支援了發電機機制。不過發電機機制要求前身恆星有足夠高速的自轉，這樣的恆星質量在20~35個太陽質量左右[11]，對一些磁星所在的超新星遺跡的觀測表明，當時很可能並沒有相應的足夠高能的超新星爆發，前身恆星的質量也應小於20個太陽質量[10]，反而更支援化石場模型。不過有研究者認為，在前身恆星內部環向磁場足夠強的情況下，引力波帶走了大部分能量[12]，因而出現了這樣的觀測結果。
圖7發電機機制的另乙個問題在於，按標準恆星演化模型，這樣的大質量恆星理應坍縮成黑洞，而不是中子星。例如研究者曾經推算出磁星CXOU J1647-45的前身恆星應有大約40個太陽質量，當時這一結果相當令人困惑。之後研究者提出了一種模型[13]：
它的前身恆星曾在乙個分別是41和35個太陽質量恆星組成的密近雙星系統中，其中41個太陽質量的恆星演化更快，包層先膨脹，外層超出能被自身引力束縛的範圍後，質量通過吸積轉移到35個太陽質量的伴星。這期間它轉移了20個太陽質量，最後伴星有55個太陽質量，開始迅速演化，包層膨脹，光度超過Eddington極限而導致外層被丟擲，之後演化成Wolf-Rayet星，強烈的星風導致大量的質量流失，以至於最終它坍縮時沒有多少質量而只是形成磁星。超新星爆發丟擲大量質量，不再能有足夠的總能量使之前41個太陽質量的恆星維持有界軌道，於是它高速脫出，而研究者分析光譜後認為不遠處高速運動的恆星Wd1-5正是模型中的這顆，解決了這一困惑。
圖8是歐洲南方天文台拍攝到的影象，標註了這兩顆恆星。
圖8第三種可能是熱電效應放大了磁場。因為各種原因，中子星上存在一些溫度梯度，例如坍縮階段產生的中微子帶走了能量，使得中子星的核比殼冷卻地更快[14]，或是極區磁力線開放而受外部粒子轟擊[15]。這些溫度梯度由於熱電效應形成電流，從而改變了磁場。
也有研究者認為，由於非線性效應的存在，熱電效應無法放大磁場到 以上[16]。
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