中子星为什么转那么快（中子星的强磁场是如何形成的）

中子星是继黑洞和夸克星（理论上存在的一种致密星体）之后密度第三大天体，形成中子星的恒星质量通常在8-30倍太阳质量之间，当这些中等质量的恒星处于演化末期时，其内部的核聚变反应将以铁元素来进行，但是铁元素聚变反应释放出的能量小于其聚变所吸收的能量，因此恒星内部的辐射压将不足以抵达自身重力引起的坍缩效应，整个恒星的物质将快速的向核心处跌落，落向核心处的物质由于“反弹效应”又会快速的向外冲出，从而形成猛烈的超新星爆炸。

当整个恒星坍缩形成的压力作用到恒星内核处时，内核物质会处于极端高压状态，粒子在高压作用下被“压碎”成中子、质子和电子，而电子和质子又被“压在一起”形成中子，此时整个核心向内的引力和向外的中子简并压处于平衡状态，中子星也就诞生了。科学家估计中子星的质量在1.35倍太阳质量到2.1倍太阳质量之间，如此高的质量被压缩在一个半径为十到二十公里范围的球形区域内，因此中子星的密度也非常大，据估计每立方厘米中子星物质质量高达二十亿吨。除此之外中子星还继承了一部分恒星的角动量，由于中子星半径更小所以其转速也是非常快，据估计中子星表面最大的线速度可达光速的百分之七十。

中子星

现有理论模型认为，虽然这种致密星体被称为中子星，但是整个星体的构成物质并非全部都是中子，整个中子星外到内由于压力的增加，物质会呈现不同的状态与结构。通常认为中子星的最外层可能会有一个十米多厚的“大气层”，在中子星极端的温度与引力作用下，这部分以氦粒子为主的“大气层”将处于等离子态，并不时的通过核聚变反应释放出大量的能量。中子星的外壳处于薄而坚固的状态，通常认为其主要成分是铁，在极端的重力作用下，整个中子星表面的起伏落差不超过两厘米。随着深入核心，物质的密度也在逐渐增加，中子也会越来越密集，从而形成一种由中子、质子、电子混合成的超流体物质。而中子星的核心是什么状态，科学家并没有明确的结论，可能是“夸克汤”或者固体中子晶格等。

中子星的可能结构

天文学家于1967年发现了首颗中子星，虽然距今已有五十多年，但是对于中子星结构、性质依然充满疑惑，当然这也包括中子星的磁场。中子星的磁场强度比地球磁场要高出上万亿倍，虽然关于中子星磁场的成因并不清楚，但是科学家在现有理论基础上也提出了一些可能的原因，比如和其相关的中子磁矩和“电磁转化（天体发电机理论）”等。

在谈论磁场的成因时，往往离不开电场的因素。电磁理论告诉我们，电与磁就像是物质的一体两面，交变的电场可以产生磁场，而交变的磁场也可以产生电场，同样在微观世界也会产生这种作用。电流可以认为是电荷的移动，因此带有电荷的微观粒子本身也是可以产生磁场的，以电子为例，电子携带负电荷且围绕原子核运动，因此其具有相应的轨道磁矩，同时它的自旋运动也会产生自旋磁矩，当然按照理论力学来说，这两种磁矩也都是量子化的。

电子自旋磁矩

有理论认为中子星的磁场可能就源自于中子自旋磁矩，在标准理论模型中，中子其实是一个复合粒子，它由两个下夸克和一个上夸克组成。由于下夸克和上夸克电荷抵消，所以中子总体显电中性，虽然如此但是中子本身还是具有磁矩的，这是因为中子在结构上或者说夸克层面是携带电荷的，曾有理论表示，如果把中子看做是一个球体，当把球体刨开后，我们会发现中子的外壳携带负电荷，中间层携带正电荷，而核心区域则又携带负电荷。现代科学认为，一个物体之所以具有磁场，和其构成粒子的磁矩排列有关，当我们把这个物体换做是中子星时，那么其磁场的理论也就可能和中子磁矩有关。

对于中子星磁场的成因，也有理论参考恒星的磁场形成机制进行过分析。通常认为恒星的磁场源自其内部的等离子体运动，这些等离子体由于对流作用以及恒星的自转作用会产生自感电流和自发磁场，我们地球的磁场也有相似的成因，而同样的作用也可能发生在中子星上。首先从结构上来说，中子星也是含有等离子物质的，而且其自转周期往往在数毫秒内，因此在这些条件的作用下中子星也是有可能激发出极高的感应磁场。

许多太阳活动和其磁场有关

综合以上两点，不论中子星的磁场是何种原因形成，之所以其磁场强度如此之大，肯定和中子星自身的质量、密度、引力、自转周期等因素有关，也就是说中子星的高强度磁场，是由中子星自身的条件所决定的。