脉冲星与超强磁场

　　磁场既然是普遍存在的，那么宇宙中存在着多高的强磁场和多弱的弱磁场？它们又存在于何处？通过大量的天文观测和研究，现在认识到的最强磁场存在于脉冲星中。脉冲星又称中子星，是恒星演化到晚期的一类星体。根据天体演化过程，一般恒星演化到晚期时，由于原子核聚变产生高热能所需的核聚变物质已经用尽，热能剧减，恒星物质的引力便使星体收缩，体积变小，而恒星磁场便因恒星收缩和磁通密度变大而增强。这样，演化到晚期的恒星磁场便急剧大增。例

图5　武仙星座X-1脉冲星 发射的X射线谱(cm-厘米  S-秒钟 KeV-千电子伏特)

如，演化到晚期的白矮星的磁场剧增到约10³~10⁴特[斯拉](T)，而演化到晚期的脉冲星(中子星)的磁场更剧增到约10⁸~10⁹特[斯拉]，分别比太阳磁场增加约千万到亿倍(10⁷~10⁸倍)和约万亿到10万亿倍(10¹²~10¹³倍)。例如图5便是在地球高空观测到的武仙星座X-1脉冲星(中子星)发射的X射线谱。进一步研究认识到这一发射的X射线谱是由于X-1脉冲星的电子流在磁场中的回旋运动产生的，而谱线的吸收峰便是电子流在磁场中的回旋共振峰。由回旋共振的位置(X射线的能量)便可计算出回旋共振的磁场的强度约5×10⁸T。这样强的磁场是目前科学技术在地球上远远达不到的，目前科学技术在地球上所能得到的磁场的强度仅约10²T，两者相差约百万倍(10⁶倍)。

　　目前在宇宙中观测到的最弱的磁场是多少？是在什么地方观测到的？根据目前对各处宇宙磁场的观测，各种星体的磁场都高于星体之间的星际空间的磁场。例如，在太阳系中各行星之间的行星际磁场约为1×10^-9~5×10^-9特[斯拉](T)，即约为地球磁场的十万分之一(10^-5)。在各个恒星之间的恒星际空间的恒星际磁场，常简称星际磁场，比行星际磁场更低，大约为5×10^-10~10×10^-10特[斯拉](T)，即约为行星际磁场十分之一(10^-1)，也就是约为地球磁场的百万分之一(10^-6)。恒星际(空间)磁场是如何知道的？目前主要是应用恒星光的偏振观测和恒星射电(无线电波)的塞曼效应(即无线电波在磁场中分裂而改变频率)观测及维持银河星系结构的稳定性理论计算等来测定或估算恒星际磁场。由现代多方面的天文观测知道，由大量的恒星形成星系，例如太阳便是银河星系中的一个恒星，而银河星系以外的宇宙空间中还有更多更多的星系。星系与星系之间的空间称为星系际空间，根据多方面的天文观测的间接推算和理论估计，星系际空间的磁场约为10^-13~10^-12特[斯拉](T)，即约为行星际磁场的万分之一到千分之一(10^-3~10^-2)。恒星际磁场大约相当于人的心(脏)磁场(约百亿分之一T)，而星系际磁场大约相当于人的脑(部)磁场(约万亿分之一T)，甚至低于脑(部)磁场。

　　从上面宇宙磁现象的介绍可以看出，宇宙磁现象是宇宙空间到处都存在的，而且许多宇宙磁现象还同科学研究和我们生活有着密切的关系，还有着远比我们在地球上接触到的磁场更强和更弱的磁场。