Magnetiske hot spots på neutronstjerner overlever i millioner af år

En undersøgelse af udviklingen af ​​magnetiske felter inde i neutronstjerner viser, at ustabilitet kan skabe intense magnetiske hot spots, der overlever i millioner af år, selv efter at stjernens samlede magnetfelt er faldet betydeligt. Resultaterne vil blive præsenteret af Dr. Konstantinos Gourgouliatos fra Durham University ved European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) i Liverpool onsdag. 4 april.

Når en massiv stjerne forbruger sit nukleare brændstof og kollapser under sin egen tyngdekraft i en supernovaeksplosion, det kan resultere i en neutronstjerne. Disse meget tætte objekter har en radius på omkring 10 kilometer og er alligevel 1,5 gange mere massive end Solen. De har meget stærke magnetfelter og er hurtige rotatorer, med nogle neutronstjerner, der drejer mere end 100 gange i sekundet rundt om deres akse. Neutronstjerner er typisk modelleret med et magnetfelt, der har en nord- og sydmagnetisk pol, ligesom Jordens. Imidlertid, en simpel 'dipol'-model forklarer ikke forvirrende aspekter af neutronstjerner, såsom hvorfor nogle dele af deres overflade er meget varmere end deres gennemsnitlige temperatur.

Gourgouliatos og Rainer Hollerbach, fra University of Leeds, brugte ARC-supercomputeren ved University of Leeds til at køre numeriske simuleringer for at forstå, hvordan komplekse strukturer dannes, når magnetfeltet udvikler sig inde i en neutronstjerne.

Gourgouliatos forklarer:"En nyfødt neutronstjerne roterer ikke ensartet - forskellige dele af den spinder med forskellige hastigheder. Dette vinder op og strækker magnetfeltet inde i stjernen på en måde, der ligner en stram kugle af garn. Gennem computersimuleringerne, vi fandt ud af, at et stærkt viklet magnetfelt er ustabilt. Det genererer spontant knuder, som kommer frem fra neutronstjernens overflade og danner pletter, hvor magnetfeltet er meget stærkere end storskalafeltet. Disse magnetiske pletter producerer stærke elektriske strømme, som til sidst frigiver varme, på samme måde produceres varme, når en elektrisk strøm løber i en modstand."

Simuleringerne viser, at det er muligt at generere en magnetisk plet med en radius på få kilometer og en magnetisk feltstyrke på over 10 milliarder Tesla. Stedet kan vare flere millioner år, også selvom neutronstjernens samlede magnetfelt er henfaldet.

Undersøgelsen kan have vidtrækkende konsekvenser for vores forståelse af neutronstjerner. Selv neutronstjerner med svagere overordnede magnetiske felter kan stadig danne meget intense magnetiske hot spots. Dette kunne forklare nogle magnetarers mærkelige opførsel, for eksempel den eksotiske SGR 0418+5729, som har en usædvanlig lav spinhastighed og et relativt svagt magnetfelt i stor skala, men bryder ud sporadisk med højenergistråling.