在宇宙中，存在着一些直徑不超過一座城鎮，卻比太陽亮一百倍的球體。它們會發出穿越整個星系的 X射線耀斑。它們的內部由超流體亞原子粒子構成，核心則由奇特且未知的物質狀態組成。它們的壽命只有幾千年。
而最可怕的是：它們擁有迄今為止觀測到的最強磁場，如此之強，以至於它們可以從一千公里外將你熔化——從字面上將你解離到原子水平。
這些就是磁星，或許是迄今為止已知的最可怕的存在。
小小綠人
科學史上最偉大的發現往往是偶然發生的，而要了解磁星，我們必須追溯到兩個始料未及的觀測。
第一個發生在1967年，當時的研究生 Jocelyn Bell(現為 Dame Jocelyn Bell Burnell)在英國劍橋的穆拉德射電天文台，使用新建造的、非常精密的星際閃爍陣列與她的導師 Antony Hewish一起工作。在分析一個晚上收集的數據時，她發現了一段「雜亂無章」的信號(用她的話說)。這是一個極其規律的模式，每1.33秒重複一次無線電發射。進一步的觀測表明，這個信號來自夜空中同一個點，排除了一切地表來源。
起初，Bell和 Hewish不知道這是什麼。它如此規律和可預測，以至於他們半開玩笑地將該來源稱為「LGM-1」，想知道是否是「小小綠人」(即外星人)造成了這個神秘的信號。
最終，天體物理學家提出了另一種解釋：這顆中子星是一顆巨型恆星在很久以前發生超新星災難後留下的核心。幾十年前に物理學家就已經預言了中子星的存在，但他們認為中子星的體積太小，無法觀測到。令他們驚訝的是，中子星確實存在，它們以規律閃爍的無線電束的形式顯露出自己的存在。
這些天體被稱為脈衝星，這是一種純屬巧合的情況。旋轉的中子星可以發射出像燈塔一樣掃射的輻射束。當它們掃過地球時，我們就會看到它們重複出現的模式。
(這段歷史中不幸的是，Hewish贏得了諾貝爾獎，但評委會卻排除了 Bell。)
大約在同一時間，美國國防部發射了一系列名為 Vela的衛星，目的是監視蘇聯是否有任何不軌行為——特別是在違反核試驗禁令方面的任何跡象。如果蘇聯進行核爆炸，它會釋放出大量的伽馬射線，而 Vela衛星可以從太空探測到。
Vela衛星確實看到了許多伽馬射線閃光——但它們來自錯誤的方向。多年來，這些衛星一直監測着來自深空的一次又一次閃光，並將這些神秘事件記錄下來。
1973年，這些衛星終於向天文學家們泄露了這個秘密，伽馬射線天文學由此誕生。經過幾十年的研究，天文學家們意識到，伽馬射線信號有許多不同的類型，其中一種，軟伽馬射線重複器，正像其名字所暗示的那樣，它會重複出現。
要產生伽馬射線(即使是仍然非常強大的「軟」伽馬射線)，你需要大量的能量，特別是在電磁場的形式下。而要使這些發射成為規律性的，你需要一些東西在旋轉。天體物理學家意識到，對這些軟伽馬射線暴起源的最佳解釋是，它們是脈衝星的增強版本，這意味着它們是高度磁化的中子星。
在20世紀90年代，磁星的概念誕生了。
磁場機器
中子星是在超新星爆炸的烈焰之心中產生的。當一顆巨星接近生命的終結時，它會以如此之高的壓力壓碎其碳和氧核心，以至於電子和質子會融合在一個被稱為「逆β衰變」的過程中，產生一個幾乎由純中子組成的固體質量。這個原始中子星能夠(短暫地)抵抗恆星的坍縮，觸發超新星的爆發。有時，中子星的質量會坍縮成黑洞，但有時，它會倖存下來。
當一顆中子星第一次從超新星的殘骸中出現時，它的溫度將達到1000萬到2000萬開爾文。這種高溫迫使中子循環，形成快速移動的環形對流單元。這些單元將熱量從內部帶到表面，在那裏它可以輻射到太空。在這些高溫下，中子表現得像流體，允許任何剩餘的電子和質子自由遊蕩。
如果中子星的旋轉速度足夠快(如果它的母星也在快速旋轉，就會出現這種情況)，快速旋轉、對流和自由移動的電荷的組合就會形成一個發電機機制：循環的電荷產生一個弱磁場。然後，對流單元的運動導致磁場摺疊在自己身上，這放大了它。每一次旋轉，磁場都會變強。
類似的機制發生在地心內部，產生我們的磁場，只是能量低得多。由於中子星所涉及的能量，事情很快就會失去控制。
在短短的10秒鐘內，一顆新生的中子星可以產生已知宇宙中最強的磁場。在同樣的時間裏，狂熱的對流和旋轉使中子星冷卻下來，關閉了發電機機制。通常情況下，這將導致磁場消失(如果地球的核心冷卻下來，我們的核心也會發生這種情況)。但是由於中子星奇怪的物理學，質子和電子成為超流體，可以在沒有任何電阻的情況下保持運動。這允許磁場鎖定，在中子星冷卻後很長時間內仍然存在。
奇怪的是，如果新生中子星的旋轉速度太快，它將不會產生強磁場，因為對流會在磁場有足夠時間建立起來之前將中子星冷卻。因此，只有大約十分之一的中子星才能成為磁星。
躡手躡腳，但帶着巨大的磁鐵
我說磁星擁有宇宙中最強的磁場，這可不是開玩笑的。為了說明這一點，讓我們從你熟悉的東西開始，即地球的磁場，然後逐級往上走。
在北極測得的地球磁場強度約為0.5高斯。在最強的情況下，我們的星球可以將這個數字翻一番。這相當令人印象深刻——它是太陽系中岩石行星中最強大的磁場——足以推動指南針指針旋轉，便於導航。
你冰箱上貼的那種磁鐵的強度大約是地球磁場的100到200倍，可以輕鬆抵消整個地球的引力。
離開地球，太陽黑子的磁場強度可達4,000高斯，是太陽系中最強大的。
人類能夠製造一些非常強大的磁鐵。最強大的持續電磁鐵的強度可達數萬高斯。如果你曾經做過核磁共振，你已經親身體驗了大約10,000高斯的磁場，沒有任何不良影響(如果你記得摘下你的珠寶)。對於我們來說，製造更強的持續磁場很困難，因為它們往往會摧毀我們用來製造它們的設備。也就是說，在聚焦爆炸中，我們可以製造出在幾微秒內達到1000萬高斯的磁場。
如果你設法到達了磁星的表面，你的單個原子將變得只有原來的1%那麼寬。
一顆典型的磁星的表面磁場強度為10^14到10^15高斯，內部磁場強度則強10倍。
這不是筆誤。磁星的磁場強度比地球強約一千萬億倍，比人類所能達到的最強磁場強約一百億倍。
如果你進入距離磁星約1,000公里的範圍內，你就會死。立即死亡。拋開這些物體不斷釋放的大量 X射線輻射不談(我們稍後會討論)，磁場會讓生命變得完全不可能。問題在於，原子是由帶正電的質子和帶負電的電子組成的。在弱磁場中，這沒有任何區別。但在強磁場中，電子和質子的反應不同。原子失去它們的傳統形狀，電子軌道變得沿着磁場線的方向拉長。
如果你設法到達了磁星的表面，你的單個原子將只有原來的1%那麼寬。當原子變成針時，我們所知的原子物理學就會崩潰。所有原子用來將自己粘合在一起形成複雜分子的化學鍵也會崩潰。
換句話說，磁星的靜態磁場足以將你解離。你所由的分子會簡單地分解成形狀奇怪的原子。
這些瘋狂強大的磁場還會影響時空的真空和量子泡沫，即亞原子尺度上不斷出現和消失的粒子海洋。其中許多粒子帶電，在這些磁場強度下，粒子會以接近光速的幾百分比的速度繞着磁場線旋轉。這會在真空本身中產生一種叫做雙折射的現象。就像普通玻璃紙一樣，雙折射可以將光線分解成不同的方向，導致奇怪的光學錯覺、扭曲和放大——所有這些都是由磁場的存在引起的。
一顆殺手的核心
與所有中子星一樣，磁星並不大。一顆典型的中子星直徑只有約20公里。但在這個小範圍內，它們可以容納相當於兩倍太陽質量的物質，使其成為宇宙中已知密度最高的物體，僅次於黑洞本身(從傳統意義上講，黑洞不是物體)。一茶匙中子星物質的重量約為1億噸。為了抵抗災難性的引力坍縮，中子星不依賴於核聚變釋放的能量，而是依賴於一種叫做簡併壓力的奇特量子現象。
在與原子核相當的密度下，構成這些物體大部分的中子無法同時佔據相同的能量狀態。這限制了它們所能達到的密度。另一種看待簡併壓力的方法是記住海森堡的不確定性原理：你永遠無法同時精確地知道粒子的位置和速度。通過將中子緊緊地壓在一起，你非常清楚地知道它們的位置。但這會導致它們的速度飆升，像憤怒的被困蜜蜂一樣振動。這種嗡嗡的聲音提供了一種抵抗進一步坍縮的壓力。
磁星內部發生的事情純粹是猜測。物理學家認為，磁星的表面覆蓋着一層由重原子核和自由電子組成的殼層。由於巨大的引力，這些表面非常光滑；最高的「山峰」只有幾厘米高。但不要認為它們微不足道。如果你從其中一座山上掉下來，當你到達底部時，你將已經以接近光速的一半的速度飛行。
更深入到磁星內部，原子核最終會在中子的海洋中解離。由於巨大的壓力，中子被壓縮和壓成奇怪的形狀：塊狀、管狀和其他纏繞在一起的結，被親切地稱為「核意大利麵」。磁星的核心超出了已知物理學的範疇。它可能只是中子的超流體或其他奇怪的物質狀態(例如，由奇怪夸克組成的湯)。
全副武裝並投入戰鬥
在普通的中子星中，產生輻射的能力來自於它們的初始形成熱量以及隨着它們減速而失去的旋轉能量。對於磁星來說，磁場中包含的能量完全淹沒了任何其他來源。如果你通過 E/c^2將其能量密度轉化為質量，磁場的密度將比鉛高10,000倍。
由於其近2000萬開爾文的表面溫度，磁星本身足夠熱，可以產生大量的 X射線輻射。但對於磁星來說，還有更多。磁星的磁場以光速的相當一部分速度擊打其周圍的粒子。這些高能粒子然後撞擊任何在附近遊蕩的光子，通過一個叫做康普頓散射的過程給它們充能，並將它們轉化為更多的 X射線。
相同的磁場將帶電粒子直接引導到地殼中，就像我們自己的極光的一種增強版本，產生更多的 X射線。
結果是，磁星的亮度約為太陽的100倍，但它們產生的所有輻射都來自一個大致相當於曼哈頓大小的體積。此外，磁星幾乎只以 X射線輻射，這比我們自己的恆星所產生的溫和熱量要危險得多。
偶爾，磁星會發生磁重聯，這是磁場線突然重新排列的過程。這一過程會釋放出巨大的能量，以伽馬射線的形式爆發，照亮整個星系。這些伽馬射線暴是宇宙中最強大的爆炸之一，可以殺死數光年內的任何生命。
伽馬射線暴的威力是如此之大，以至於它們可以在地球上被探測到。事實上，伽馬射線暴是天文學家發現磁星的主要方式之一。
磁星還可能與另一種神秘的現象有關，即快速射電暴(FRB)。FRB是來自宇宙深處的短暫、明亮的無線電脈衝。它們的起源仍然是一個謎，但一些天文學家認為，它們可能是由磁星的磁場突然斷裂引起的。
磁星的生命相對短暫。在短短几萬年內，它們的磁場會逐漸衰減，最終變得與普通的中子星一樣。在此期間，磁星會不斷地旋轉減速，並釋放出越來越多的 X射線。
最終，磁星的磁場會變得太弱，無法再產生 X射線。它將成為一顆普通的脈衝星，只發出微弱的無線電信號。
