¿Los momentos magnéticos de los neutrones se alinean mutuamente para producir el campo magnético y los haces de emisión de un púlsar y/o magnetar?

Algunas teorías postulan que el campo magnético de una estrella de neutrones es residual, sobrante de la creación del remanente. En Flowers & Ruderman (1977) ¹ se dan fuertes argumentos para esto :

1. Los mecanismos de dinamo, que son responsables de los campos magnéticos de muchos cuerpos celestes, no pueden existir en las estrellas de neutrones maduras, porque la amortiguación del movimiento del fluido habría eliminado cualquier movimiento significativo del fluido conductor dentro del remanente.
2. Los imanes permanentes no pueden existir dentro de las estrellas de neutrones, según los modelos actuales (esto, ciertamente, es de 1977; desde entonces, hemos avanzado más en la comprensión de las estrellas de neutrones).

Por lo tanto, el campo magnético de una estrella de neutrones debe "fosilizarse". Eso no quiere decir que estos campos no puedan reaparecer; de hecho, se presentan argumentos en Price & Rosswog (2006) de que durante las fusiones de estrellas de neutrones poco antes de un evento catastrófico (por ejemplo, un estallido de rayos gamma), los campos magnéticos pueden amplificarse. importantemente. Sin embargo, la fusión resultante puede destruir los dos cuerpos.

También debo mencionar un segundo mecanismo importante para la formación de campos magnéticos, discutido en (entre otros) ( Spruit ). En este mecanismo, los campos magnéticos se generan a través del colapso del núcleo, a través de la convección, la generación de campos en "zonas estables" y la convección de neutrinos.

Sin embargo, no todos creen que los campos magnéticos no puedan crecer después de la formación de estrellas de neutrones. Esta descripción general analiza varios modelos que dicen que los procesos térmicos pueden ocurrir dentro de ~ 100,000 años después de la formación de la estrella de neutrones que pueden generar un campo magnético. Hay dos modelos principales:

1. El modelo de batería, originalmente propuesto para estrellas "normales" como el Sol, establece que los diferentes componentes ionizados cerca del núcleo del objeto se comportan de manera diferente debido a las diferentes masas gravitatorias, con electrones que se desplazan un poco hacia afuera debido a la gravedad y la presión parcial. Este actúa como una batería, generando corrientes que a su vez producen un campo magnético. Sin embargo, la materia en una estrella de neutrones está degenerada, por lo que una versión sencilla de este mecanismo es imposible. Es posible que la presión dependiente de la temperatura pueda resolver esto, pero el modelo aún no se ve favorecido.

2. El mecanismo termoeléctrico resuelve el problema de componentes degenerados que surge del modelo de batería. Requiere un gradiente de temperatura vertical distinto de cero (que está presente) y un campo magnético "semilla" existente. El gradiente trae electrones "más calientes" hacia arriba y electrones "más fríos" hacia abajo, lo que crea un gradiente de temperatura horizontal. Este gradiente requiere que los cambios de presión vayan de la mano, lo que genera un campo termoeléctrico. El campo termoeléctrico ayuda a que crezca el campo "semilla".

   Aquí, la ecuación básica es

   $$\frac{\partial\vec{B}}{\partial t}=\overbrace{\vec{\nabla}\times\left(\vec{V}\times\vec{B}\right)}^{\text{Field convection term}}-\overbrace{\vec{\nabla}Q_0\times\vec{\nabla}T}^{\text{Battery term}}-\overbrace{\vec{\nabla}\times\left[\frac{\vec{\nabla}\times\vec{B}}{4\pi\sigma_0}\right]}^{\text{Ohmic decay term}}$$

Hay varias teorías sobre por qué las estrellas de neutrones tienen campos magnéticos; algunas incluso dicen que las estrellas de neutrones son imanes gigantes ² . La cuestión es que no hay consenso en este momento sobre cuál es la razón real. No parece que lo que propones sea correcto, pero no podemos estar seguros porque modelar procesos convectivos en estas condiciones (así como el interior de las estrellas de neutrones) no es fácil. Por ejemplo, es necesario tener en cuenta la rotación diferencial . Sin embargo, parece que la respuesta a su pregunta es "no".

^{1 También explican que al nacer, el eje de giro y el dipolo magnético están casi alineados, y que el dipolo se desplaza con el tiempo, lo que lleva a una brecha como la que se muestra en la imagen vinculada a la pregunta.
2 El documento adjunto es Hansson & Ponga (2011) .}

He leído que el campo magnético de la Tierra es producido por un efecto de dínamo, mediante el cual las corrientes de convección en el magma eléctricamente conductor del núcleo externo de la Tierra crean corrientes eléctricas que producen un campo magnético.

Hay más de una forma de despellejar al gato de Schrödinger. Vea dónde estábamos hablando sobre el efecto Einstein-de Haas aquí . Un imán de barra es como un solenoide, y ambos tienen electrones dando vueltas y vueltas. Pero el electrón en sí mismo "se comporta como una diminuta barra magnética" . O como la pequeña aguja de una brújula. Todos los electrones en el núcleo de hierro están alineados como pequeñas agujas de brújula, todos apuntando al norte. Luego, cuando cambias la dirección de la corriente, todos giran y apuntan al sur.

Pero si la mayor parte de la materia en las estrellas de neutrones consiste en neutrones superfluidos eléctricamente neutros, me parece que la teoría de la dínamo no funcionaría allí.

Suena razonable. Un solenoide solo tiene un campo magnético porque los electrones dan vueltas y vueltas mientras que los iones metálicos no. Si los electrones estuvieran unidos a los iones, no tendrías una corriente eléctrica o un campo magnético. Pero, ¿una estrella de neutrones realmente consiste en neutrones? Llamemos a un amigo : "Los modelos actuales indican que la materia en la superficie de una estrella de neutrones está compuesta de núcleos atómicos ordinarios aplastados en una red sólida con un mar de electrones que fluye a través de los espacios entre ellos. Es posible que los núcleos en la superficie son hierro, debido a la alta energía de enlace del hierro por nucleón". En realidad, no sabemos cómo es realmente una estrella de neutrones.

Cuando el núcleo de la explosión de supernova de una estrella se convierte en una estrella de neutrones, contiene el momento angular de la estrella original en un objeto mucho más pequeño, por lo que gira muy rápido.

Estamos seguros de que las estrellas de neutrones giran muy rápido. Fueron descubiertos por Jocelyn "no-Nobel" Bell Burnell .

La estrella de neutrones también contiene el campo magnético de la estrella original, así que asumo que su campo magnético también debe ser muy fuerte.

Pero en realidad no sabemos que contiene el campo magnético de la estrella original. Tenemos una ley de conservación del momento angular, pero no tenemos una ley de conservación del magnetismo.

¿El campo magnético del núcleo colapsado de la estrella original haría que los neutrones alinearan sus momentos magnéticos? ¿Y es esta la causa del fuerte campo magnético de un púlsar?

Tal vez. Vea este artículo de fácil lectura de la NASA sobre púlsares: "Los 'pulsos' de radiación de alta energía que vemos en un púlsar se deben a una desalineación del eje de rotación de la estrella de neutrones y su eje magnético" . Eso sugiere que el intenso campo magnético no se debe a la rápida rotación. Y vea esto en la referencia de imanes gigantes de HDE 22868 : "Al entrar en la física del artículo de Hansson y Ponga, sugieren que cuando se forma una estrella de neutrones, los momentos magnéticos de neutrones se alinean". Como pequeñas agujas de brújula.