Richten sich die magnetischen Momente von Neutronen gegenseitig aus, um das Magnetfeld und die Emissionsstrahlen eines Pulsars und/oder Magnetars zu erzeugen?

Einige Theorien gehen davon aus, dass das Magnetfeld eines Neutronensterns ein Rest ist, der von der Entstehung des Überrests übrig geblieben ist. Starke Argumente dafür finden sich in Flowers & Ruderman (1977) ¹ :

1. Dynamomechanismen, die für die Magnetfelder vieler Himmelskörper verantwortlich sind, können in reifen Neutronensternen nicht existieren, da die Dämpfung der Flüssigkeitsbewegung jede signifikante Bewegung der leitfähigen Flüssigkeit innerhalb des Überrests beseitigt hätte.
2. Permanentmagnete können nach den heutigen Modellen (dies ist zugegebenermaßen von 1977; seitdem haben wir weitere Fortschritte beim Verständnis von Neutronensternen gemacht) nicht innerhalb von Neutronensternen existieren.

Daher muss das Magnetfeld eines Neutronensterns „versteinert“ sein. Das soll nicht heißen, dass diese Felder nicht wieder aufflackern können – tatsächlich werden in Price & Rosswog (2006) Argumente dafür vorgebracht , dass bei der Verschmelzung von Neutronensternen kurz vor einem katastrophalen Ereignis (z. B. einem Gammastrahlenausbruch) die Magnetfelder verstärkt werden können wesentlich. Die daraus resultierende Fusion kann jedoch die beiden Körper zerstören.

Ich sollte auch einen zweiten Hauptmechanismus für die Magnetfeldbildung erwähnen, der (unter anderem) ( Spruit ) diskutiert wird. Bei diesem Mechanismus werden Magnetfelder durch Kernkollaps, durch Konvektion, Felderzeugung in "stabilen Zonen" und Neutrino-Konvektion erzeugt.

Allerdings glaubt nicht jeder, dass Magnetfelder nach der Entstehung von Neutronensternen nicht wachsen können. In dieser Übersicht werden mehrere Modelle erörtert, die besagen, dass innerhalb von etwa 100.000 Jahren nach der Entstehung des Neutronensterns thermische Prozesse auftreten können, die ein Magnetfeld aufbauen können. Es gibt zwei Hauptmodelle:

1. Das ursprünglich für "normale" Sterne wie die Sonne vorgeschlagene Batteriemodell besagt, dass sich verschiedene ionisierte Komponenten in der Nähe des Objektkerns aufgrund unterschiedlicher Gravitationsmassen unterschiedlich verhalten, wobei Elektronen aufgrund der Schwerkraft und des Partialdrucks ein wenig nach außen wandern. Dieser wirkt wie eine Batterie und erzeugt Ströme, die wiederum ein Magnetfeld erzeugen. Die Materie in einem Neutronenstern ist jedoch entartet, und daher ist eine einfache Version dieses Mechanismus unmöglich. Es ist möglich, dass der temperaturabhängige Druck dies lösen könnte, aber das Modell wird immer noch nicht bevorzugt.

2. Der thermoelektrische Mechanismus löst das Problem degenerierter Bauteile, das sich aus dem Batteriemodell ergibt. Es erfordert einen vertikalen Temperaturgradienten ungleich Null (der vorhanden ist) und ein vorhandenes "Keim"-Magnetfeld. Der Gradient bringt "heißere" Elektronen nach oben und "kühlere" Elektronen nach unten, wodurch ein horizontaler Temperaturgradient entsteht. Dieser Gradient erfordert, dass damit einhergehende Druckänderungen einhergehen, die somit ein thermoelektrisches Feld hervorrufen. Das thermoelektrische Feld hilft dem „Saat“-Feld zu wachsen.

   Hier ist die Grundgleichung

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

Es gibt verschiedene Theorien darüber, warum Neutronensterne Magnetfelder haben – einige sagen sogar, dass Neutronensterne riesige Magnete sind ² . Die Sache ist, dass es im Moment keinen Konsens darüber gibt, was der eigentliche Grund ist. Es scheint nicht richtig zu sein, was Sie vorschlagen, aber wir können nicht sicher sein, weil die Modellierung von Konvektionsprozessen unter diesen Bedingungen (sowie dem Inneren von Neutronensternen) nicht einfach ist. Beispielsweise muss eine unterschiedliche Drehung berücksichtigt werden. Es scheint jedoch, dass die Antwort auf Ihre Frage "nein" lautet.

^{1 Sie erklären auch, dass die Spinachse und der magnetische Dipol bei der Geburt nahezu ausgerichtet sind und dass der Dipol mit der Zeit driftet, was zu einer Lücke führt, wie sie auf dem in der Frage verlinkten Bild angezeigt wird.
2 Begleitpapier ist Hansson & Ponga (2011) .}

Ich habe gelesen, dass das Magnetfeld der Erde durch einen Dynamoeffekt erzeugt wird, wobei Konvektionsströme im elektrisch leitenden Magma des äußeren Kerns der Erde elektrische Ströme erzeugen, die ein Magnetfeld erzeugen.

Es gibt mehr als eine Möglichkeit, Schrödingers Katze zu häuten. Sehen Sie hier , wo wir über den Einstein-de-Haas-Effekt gesprochen haben . Ein Stabmagnet ist wie ein Solenoid, und beide haben Elektronen, die sich im Kreis drehen. Aber das Elektron an sich "verhält sich wie ein winziger Stabmagnet" . Oder wie eine kleine Kompassnadel. Alle Elektronen im Eisenkern sind spinausgerichtet wie kleine Kompassnadeln, die alle nach Norden zeigen. Wenn Sie dann die Richtung der Strömung ändern, drehen sie sich alle um und zeigen nach Süden.

Aber wenn die meiste Materie in Neutronensternen aus superflüssigen, elektrisch neutralen Neutronen besteht, scheint mir, dass die Dynamotheorie dort nicht funktionieren würde

Klingt vernünftig. Ein Solenoid hat nur ein Magnetfeld, weil die Elektronen rund und rund gehen, während die Metallionen dies nicht tun. Wenn die Elektronen an die Ionen gebunden wären, gäbe es keinen elektrischen Strom oder ein Magnetfeld. Aber besteht ein Neutronenstern tatsächlich aus Neutronen? Lassen Sie uns einen Freund anrufen : „Aktuelle Modelle deuten darauf hin, dass Materie auf der Oberfläche eines Neutronensterns aus gewöhnlichen Atomkernen besteht, die zu einem festen Gitter zerkleinert sind, wobei ein Meer von Elektronen durch die Lücken zwischen ihnen fließt. Es ist möglich, dass die Kerne an der Oberfläche sind Eisen, aufgrund der hohen Bindungsenergie von Eisen pro Nukleon". Wir wissen nicht wirklich , wie ein Neutronenstern wirklich ist.

Wenn der Kern der Supernova-Explosion eines Sterns zu einem Neutronenstern wird, enthält er den Drehimpuls des ursprünglichen Sterns in einem viel kleineren Objekt, sodass er sich sehr schnell dreht.

Wir sind überzeugt, dass sich Neutronensterne sehr schnell drehen. Sie wurden von Jocelyn „no-Nobel“ Bell Burnell entdeckt .

Der Neutronenstern enthält auch das Magnetfeld des ursprünglichen Sterns, daher nehme ich an, dass sein Magnetfeld ebenfalls sehr stark sein muss.

Aber wir wissen nicht wirklich, dass es das Magnetfeld des ursprünglichen Sterns enthält. Wir haben ein Gesetz zur Erhaltung des Drehimpulses, aber wir haben kein Gesetz zur Erhaltung des Magnetismus.

Würde das Magnetfeld des kollabierenden Kerns des ursprünglichen Sterns die Neutronen veranlassen, ihre magnetischen Momente auszurichten? Und ist dies die Ursache für das starke Magnetfeld eines Pulsars?

Vielleicht. Siehe diesen leicht verständlichen NASA-Artikel über Pulsare: "Die 'Pulse' hochenergetischer Strahlung, die wir von einem Pulsar sehen, sind auf eine Fehlausrichtung der Rotationsachse des Neutronensterns und seiner magnetischen Achse zurückzuführen" . Das deutet darauf hin, dass das intensive Magnetfeld nicht auf die schnelle Rotation zurückzuführen ist. Und sehen Sie dies in der Referenz zu Riesenmagneten von HDE 22868 : „Eingehend auf die Physik von Hansson und Pongas Artikel schlagen sie vor, dass sich magnetische Neutronenmomente ausrichten, wenn sich ein Neutronenstern bildet“. Wie kleine Kompassnadeln.