NASA IXPE 望遠鏡首度捕捉磁星爆發的X射線偏振奧秘

磁星（Magnetars）是一種擁有超強磁場的中子星，其磁場強度約是地球磁場的千兆倍。當大質量恆星核心塌縮形成高速自轉的中子星時，就會產生這種驚人的磁場。磁星會釋放強烈的X射線，並伴隨不規則的爆發活動——短短一秒鐘釋放的能量，就超過太陽一整年輻射總和的數百萬倍。透過測量X射線偏振，科學家能進一步解析磁星的磁場結構與表面特性。

由美國NASA的「成像X射線偏振探測衛星」（IXPE）主導的國際團隊，近日將觀測目標鎖定位於超新星殘骸Kes 73中、距離地球約28,000光年的磁星1E 1841-045，相關研究成果已發表於《天體物理學期刊通訊》。

磁星屬於年輕中子星的一種，當大質量恆星壽命終結時，其核心會塌縮成密度極高的天體——質量與太陽相當，體積卻僅有城市大小。這類天體展現了宇宙中最極端的物理現象，成為人類研究地球實驗室無法重現條件的重要視窗。

2024年8月21日，NASA的史威夫特、費米與NICER望遠鏡同時觀測到1E 1841-045進入爆發狀態。IXPE團隊隨即調整原定觀測計畫，對這顆活躍磁星展開史上首次偏振測量。

磁星的磁場強度比普通中子星高出數千倍，堪稱宇宙已知最強磁場天體。當其極端磁場發生擾動時，可能導致X射線輻射能量暴增千倍，這種增強狀態雖被稱為「爆發」，但其作用機制至今仍是未解之謎。

IXPE的偏振測量技術能揭示X射線光波的排列方向——偏振程度越高，表示光波運動越同步，猶如精心編排的群舞表演。分析磁星偏振特性，有助科學家破解高能光子產生過程，並推測磁場幾何結構。

結合NuSTAR與NICER望遠鏡的輔助觀測，IXPE資料顯示1E 1841-045的X射線在高能量段偏振度明顯提升，但傳播方向保持不變。特別是在IXPE觀測到的最高能光子區間，磁層成分產生的硬X射線「尾巴」對高偏振度貢獻顯著。

硬X射線（波長較短、能量較高）的生成機制雖常見於磁星，卻仍是待解難題。本次發現的高偏振現象，為現有理論模型提供關鍵線索。「觀測到硬X射線光子如此高度的同步性，將迫使現有磁星輻射模型必須進行修正。」論文第一作者、喬治華盛頓大學博士生瑞秋·史都華強調：「這正是偏振測量在極端環境物理研究中的獨特價值。」

義大利天體物理研究所的米凱拉·裡戈塞利博士補充：「未來當1E 1841-045回歸平靜狀態時持續追蹤其偏振特性演變，將會是極富意義的研究方向。」

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參考論文：
Stewart et al. (2025), ApJL 985, L35
Rigoselli et al. (2025), ApJL 985, L34