發表在《科學》雜誌上的一項研究利用美國宇航局成像X射線測偏探測器（IXPE）衛星的資料，揭示了被稱為磁星的高度磁化死星有一個固體表面，沒有大氣。由帕多瓦大學的研究人員領導，這項研究代表了首次觀察到來自磁星的偏振X射線，這也是第一次觀察到來自磁星的偏振X射線光。

藝術家的印象圖顯示了Westerlund 1。星團中的一顆磁星

IXPE是美國國家航空航天局和義大利航天局之間的一項合作，它允許科學家透過測量X射線的偏振，也就是光波的振盪方向來檢查太空中的X射線。該小組研究了磁星4U 0142+61，它位於仙后座，距地球約13000光年。

磁星是中子星 - 大質量恆星坍縮後的殘餘核心，它們在生命的最後階段會形成超新星爆炸。與其他中子星不同，它們有一個巨大的磁場——宇宙中最強大的磁場，併發出明亮的X射線，並顯示出不穩定的活動期，在短短一秒鐘內釋放出的能量比我們的太陽一年所釋放的能量大幾百萬倍，這被認為是由其超強的磁場驅動的，比標準中子星強100到1000倍。

研究小組發現，如果X射線穿過大氣層，那麼偏振光的比例要比預期的低得多。（偏振光是指晃動都在同一方向的光——也就是說，電場只以一種方式振動。大氣層就像一個過濾器，只選擇光的一種偏振狀態）。

研究小組還發現，對於能量較高的光粒子來說，與能量較低的光相比，偏振角——擺動——正好翻轉了90度，這與理論模型預測的一樣，如果恆星有一個固體外殼，周圍有一個充滿電流的外部磁層。

共同第一作者、IXPE科學小組的成員Silvia Zane教授（UCL Mullard空間科學實驗室）說。“這完全出乎意料，之前我確信會有一個大氣層，而這顆恆星的氣體已經達到了一個臨界點，並以類似於水可能變成冰的方式變成了固體，這是該恆星難以置信的強磁場帶來結果。但是，與水一樣，溫度也是一個因素——更熱的氣體將需要更強的磁場才能變成固體。下一步工作是觀察具有類似磁場的更熱的中子星，以研究溫度和磁場之間的相互作用如何影響恆星表面的特性。”

主要作者、帕多瓦大學的羅伯託-塔維納博士說。“我們能觀察到的最令人興奮的特徵是偏振方向隨能量的變化，偏振角正好擺動90度。這與理論模型的預測一致，證實了磁星確實被賦予了超強的磁場。”

量子理論預測，在強磁化環境中傳播的光在兩個方向上被極化，即平行和垂直於磁場。觀察到的偏振的數量和方向帶有磁場結構和中子星附近物質的物理狀態的印記，提供了其他方式無法獲得的資訊。在高能量下，與磁場垂直偏振的光子（光的粒子）預計將佔主導地位，從而導致觀察到的90度偏振擺動。

來自帕多瓦大學的Roberto Turolla教授，也是UCL Mullard空間科學實驗室的名譽教授說：“低能量下的極化告訴我們，磁場很可能強大到將恆星周圍的大氣變成固體或液體，這種現象被稱為磁凝結。”

該恆星的固體外殼被認為是由離子的晶格組成的，被磁場固定在一起。原子不會是球形的，而是在磁場的方向上拉長的。

磁星和其他中子星是否有大氣層仍然是一個有爭議的話題。然而，這篇新論文是對中子星的首次觀察，其中固體外殼是一個可靠的解釋。

英屬哥倫比亞大學（UBC）的傑里米-海爾教授補充說：“同樣值得注意的是，包括量子電動力學效應，正如我們在理論建模中所做的那樣，得到的結果與IXPE的觀測結果相一致。儘管如此，我們也在研究解釋IXPE資料的替代模型，對於這些模型仍然缺乏適當的數字模擬。”