北京
两颗中子星撞在一起，通常的结局是变成一个黑洞。但有一种情况例外：如果它们的总质量不够大，撞完之后会合成一颗新的中子星。而最新的一项模拟研究显示，这颗新星在诞生后不到一毫秒内，磁场就可能被放大到初始值的300多倍——这或许正是磁星的诞生方式。
先说清楚磁星是什么。所有中子星都有强磁场，典型中子星的磁场大约是我们在地球上能造出的最强磁场的10万倍。而大约1%的中子星磁场还要更猛，能比普通中子星再强上1000倍，这类天体就叫磁星。软伽马射线重复暴、快速射电暴这类剧烈的瞬变事件，很可能就与它们有关。磁星究竟怎么形成的，一直是待解的问题。
这项研究盯上的是双中子星的并合过程。两颗中子星相撞，常常直接塌成黑洞，原因很简单：两者质量加起来超过了托尔曼—奥本海默—沃尔科夫极限（TOV极限），大约在2.6倍太阳质量上下。顺带一提，大多数中子星的质量都比白矮星大，白矮星的昌德拉塞卡极限约为1.4倍太阳质量。但中子星里也有质量偏小的成员，如果一对双星的总质量恰好低于TOV极限，它们相撞后就能合成一颗中子星，而不是黑洞。
研究团队用日本超级计算机FUGAKU跑了高分辨率模拟，考察低质量中子星双星的并合。为了简化，他们假设两颗星质量相同，其余参数按典型中子星处理，初始磁场强度取约3万亿高斯，这已经属于普通中子星里偏高的水平。模拟的时间窗口很短：从相撞前的一瞬，到相撞后不久。
结果出现了开尔文—亥姆霍兹不稳定性。说人话就是，流体变湍流了。这个现象你多半见过：轻轻吹灭蜡烛，烛芯上会升起一缕平滑的烟，可烟往上升着升着，就变得卷曲、杂乱——从平滑到杂乱的那个转折点，就是它进入了这种不稳定性。
不稳定性最擅长的就是"搅拌"。在模拟中，它把中子物质搅得又快又彻底，磁场随之被显著放大。这种混合效应向周围物质层层传递，磁场也被一路拖着走。最终，并合后中子星的磁场可以比初始磁场强300倍以上。研究还指出，后续的湍流有可能让磁场变得更强，不过这已经超出模拟能覆盖的范围了。
真正让人意外的是速度。磁场的放大在约一毫秒内就扫过整颗星，这意味着它可能反过来影响并合过程本身的走向，也可能改变并合后中子星的结构。具体怎么起作用，还需要更多研究才能说清。但有一点已经比较明确：磁星可以通过这类并合过程形成。
所以下次听到"磁星"这个词，可以想象这样一幅画面：两颗质量不太够格的中子星撞在一起，没塌成黑洞，却在眨眼都来不及的一毫秒里，把自己搅成了一台超级磁场发电机。
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