Ursprung des Magnetfeldes von Neutronensternen

Es scheint ein wenig kontraintuitiv zu sein, dass Neutronensterne so starke Magnetfelder besitzen. Seine elektrische Ladung ist vermutlich Null, also sollte es, egal wie schnell es sich dreht, kein Magnetfeld erzeugen. Oder liegt es an den elektrischen Ladungen der Quarks oder ihren intrinsischen Spins?

Antworten (1)

Die starken Magnetfelder in Neutronensternen sollen von der Erhaltung des magnetischen Flusses herrühren. Wenn wir haben:

Φ B = ∫ B   d S = konst

wo Φ B ist der Magnetfeldfluss, B ist die magnetische Feldstärke, und d S ist die elementare geschlossene Oberfläche; dann ist dieses Integral über die Fläche konstant.

Betrachten wir die Sternoberfläche, über die das Integral genommen wird, dann

S = 4 π R 2

wo R ist der Sternradius. Dies kann zusammen mit dem Erhaltungssatz des magnetischen Flusses übersetzt werden als:

B f = B ich ( R ich R f ) 2

wo ich und f sind die Indizes für Anfangs- und Endstadium . Wir wissen, dass der Stern von einer beliebigen Sterngröße auf implodiert ∼ 10 k m . Das Radienverhältnis ist also riesig. Sie benötigen lediglich ein Ausgangsmagnetfeld von 10 − 100   G , um ein endgültiges Magnetfeld in der Größenordnung von zu erhalten 10 12   G , das ist typisch für Neutronensterne.

Sie möchten vielleicht hinzufügen, dass dies wahrscheinlich nicht die vollständige Lösung für die sehr starken Magnetfelder ist, die in Magnetaren und ähnlichen Objekten zu finden sind, wo eine Art Dynamo während des Kernkollaps erforderlich sein kann.
Warum gibt es eine Erhaltung des magnetischen Flusses in einem Stern (noch dazu in einem kollabierenden!), aber anscheinend nicht in einem Planeten wie der Erde (deren Magnetfeld gelegentlich die Richtung ändert)? Ich würde erwarten, dass jede "Ordnung" (parallele Spins oder geordnete Flüsse geladener Materie, die ein Magnetfeld erzeugen) aus sehr allgemeinen Gründen wie zunehmender Entropie mit der Zeit schwächer wird. (Warum) ist das nicht der Fall?
@PeterA.Schneider, die Erhaltung des magnetischen Flusses bezieht sich auf die Größe des Magnetfelds (es ist ein Integral). Das bleibt beim Kollaps erhalten. Für den Rest des Kommentars: Es tut mir leid, aber ich verstehe nicht, was Sie meinen. Vielleicht können Sie eine ganz neue Frage erstellen?
Danke für deine Antwort. Es ist einfach so, dass ich (als interessierter Laie) noch nie von einer Erhaltung des magnetischen Flusses gehört habe, die Ihnen und anscheinend den anderen Lesern selbstverständlich erscheint. Im Allgemeinen, insbesondere auf größeren Zeitskalen, scheint es eine solche Erhaltung nicht zu geben: Der magnetische Fluss der Erde beispielsweise ändert sich im Laufe der (geologischen) Zeit erheblich. Warum kann bei einem kollabierenden Stern die Erhaltung des magnetischen Flusses angenommen werden?
Wie ich vorgeschlagen habe, verdient dies eine völlig neue Frage. Für eine kohärente Antwort müssen insbesondere Zeitskalen angegeben werden.
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