Ursprung des Magnetfeldes von Neutronensternen

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

neutron-star

— Ashpool
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Die starken Magnetfelder in Neutronensternen sollen aus der Erhaltung des Magnetflusses stammen . Wenn wir haben:

Φ_{B} = \int B d S = const

$\Phi_B = \int B\ \mathrm{d}S = \text{const}$

wobei der Magnetfeldfluss ist, die Magnetfeldstärke ist und die elementare geschlossene Oberfläche ist; dann ist dieses Integral durch die Oberfläche konstant. $\Phi_B$ $B$ $\mathrm{d}S$

Wenn wir die Sternoberfläche betrachten, über die das Integral genommen wird, dann

S = 4 π R^{2}

$S = 4\pi R^2$

wobei der Sternradius ist. Dies kann zusammen mit dem Gesetz zur Erhaltung des Magnetflusses wie folgt übersetzt werden: $R$

B_{f} = B_{i} {(\frac{R_{i}}{R_{f}})}^{2}

$B_f = B_i \left(\frac{R_i}{R_f} \right)^2$

wobei und sind die Indizes für die anfänglichen und abschließenden Stufen. Wir wissen, dass der Stern von einer beliebigen zu implodiert . Das Radienverhältnis ist also riesig. Sie benötigen lediglich ein Startmagnetfeld von , um ein endgültiges Magnetfeld in der Größenordnung von , das für Neutronensterne typisch ist. $i$ $f$ $\sim10 \; \mathrm{km}$ $10-100 \ \mathrm{G}$ $10^{12} \ \mathrm{G}$

— Py-ser
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Sie möchten vielleicht hinzufügen, dass dies wahrscheinlich nicht die gesamte Lösung für die sehr starken Magnetfelder in Magnetaren und ähnlichen Objekten ist, bei denen möglicherweise eine Art Dynamo während des Kernkollapses erforderlich ist.

— Rob Jeffries

Warum gibt es eine Erhaltung des Magnetflusses in einem Stern (ein kollabierender, um zu booten!), Aber anscheinend nicht auf einem Planeten wie der Erde (dessen Magnetfeld gelegentlich die Richtung ändert)? Ich würde erwarten, dass jede "Ordnung" (parallele Spins oder geordnete Ströme geladener Materie, die ein Magnetfeld erzeugen) mit der Zeit schwächer wird, aus sehr allgemeinen Gründen wie der Erhöhung der Entropie. (Warum) ist das nicht der Fall?

— Peter - Stellen Sie Monica

@ PeterA.Schneider, die Erhaltung des Magnetflusses bezieht sich auf die Größe des Magnetfeldes (es ist ein Integral). Dies wird beim Zusammenbruch erhalten. Für den Rest des Kommentars: Es tut mir leid, aber ich verstehe nicht, was Sie meinen. Vielleicht können Sie eine völlig neue Frage erstellen?

— Py-ser

Danke für deine Antwort. Es ist einfach so, dass ich (ein interessierter Laie) noch nie von einer Erhaltung des Magnetflusses gehört habe, die für Sie und anscheinend für die anderen Leser selbstverständlich erscheint. Im Allgemeinen, insbesondere auf größeren Zeitskalen, scheint es keine solche Erhaltung zu geben: Der magnetische Fluss der Erde ändert sich beispielsweise im Laufe der (geologischen) Zeit erheblich. Warum kann die Erhaltung des Magnetflusses für einen kollabierenden Stern angenommen werden?

— Peter - Stellen Sie Monica

Wie ich bereits angedeutet habe, verdient dies eine völlig neue Frage. Für eine kohärente Antwort müssen insbesondere Zeitskalen angegeben werden.

— Py-ser