NASA 的 IXPE 在中子星发现强大的磁场和固体外壳 距离地球约 13,000 光年

发射后不到一年，美国宇航局的 成像 X 射线极化探测仪(IXPE) 对中子星的观测结果证实了科学家们之前仅提出的理论：磁星具有超强磁场并且高度极化。

科学家们使用 IXPE 观察了磁星 4U 0142+61，这是一颗位于仙后座的中子星，距离地球约 13,000 光年。这是有史以来第一次观测到来自磁星的 X 射线偏振，磁星是宇宙中具有最强大磁场的中子星。 

天文学家发现，这颗中子星很可能有一个固体表面，没有大气层。这是科学家们第一次能够可靠地得出结论，中子星具有裸露的固体外壳，IXPE 的 X 射线偏振测量使这一发现成为可能。

偏振是光的一种特性，它告诉我们构成所有光波长的相互连接的电场和磁场。这些场相对于光的传播路径以直角振荡或振动。当它的电场在一个单一的、统一的方向上振动时，我们就说光是偏振的。

天文学家还发现，偏振角取决于光粒子的能量，与低能光相比，高能光的偏振角为 90 度。

“我们发现极化角正好摆动 90 度，这与理论模型所预测的恒星是否有一个被充满电流的外部磁层包围的固体地壳所预测的一样，”帕多瓦大学的罗伯托·塔弗纳 (Roberto Taverna) 说，他是该研究的主要作者。发表在《科学》杂志上的新研究。

科学家们惊讶地发现能级会影响极化。

“根据目前关于磁星的理论，我们希望能探测到极化，但没有人预测极化将取决于能量，正如我们在这颗磁星上看到的那样，”领导该任务的 IXPE 团队的美国宇航局名誉科学家 Martin Weisskopf 说。成立至 2022 年春季。 

此外，低能极化表明磁场如此强大，以至于它可能已经将中子星周围的大气变成了固体或液体。 

“这是一种称为磁凝聚的现象，”IXPE 磁星专题工作组主席、帕多瓦大学和伦敦大学学院的罗伯托·图罗拉说。 

磁星和其他中子星是否有大气层仍然是一个争论的话题。 

由于 X 射线偏振测量，天体物理学家现在能够在测试 X 射线发射模型的参数时检查偏振度及其位置角。IXPE 的观测结果将帮助 X 射线天文学家更好地了解磁星和黑洞等极端物体的物理特性。 

“除了磁星 4U 0142+61 之外，IXPE 还被用于研究各种极端 X 射线源，并且正在取得许多令人兴奋的结果，”来自 INAF 空间研究所的 IXPE 意大利项目科学家 Fabio Muleri 说罗马的天体物理学和行星学。

对于 Weisskopf 来说，很明显 IXPE 的观察是至关重要的。

“在我看来，毫无疑问，IXPE 已经表明 X 射线偏振测量法对于加深我们对这些迷人的 X 射线系统如何工作的理解非常重要和相关，”他说。“未来的任务必须认识到这一事实。”

IXPE 建立在 美国宇航局钱德拉 X 射线天文台 和其他太空望远镜的发现之上，通过 测量 X 射线光的偏振。 

作为 NASA 小型探索者任务系列的一部分，IXPE 于 2021 年 12 月从位于佛罗里达州的 NASA 肯尼迪航天中心用猎鹰 9 号火箭发射。它现在在地球赤道上方 370 英里或大约 595 公里处运行。该任务是 NASA 和意大利航天局之间的合作伙伴关系，在 13 个国家有合作伙伴和科学合作者。Ball Aerospace 总部位于科罗拉多州布鲁姆菲尔德，负责管理航天器运营。