Магнитары образовались в результате звездных взрывов или сверхновых, и они обладают чрезвычайно сильными магнитными полями, которые, по оценкам, примерно в 100 миллионов, в миллионы раз превышают магнитное поле на Земле.
Магнитное поле выделяет сильное тепло и рентгеновские лучи.
Он настолько силен, что также влияет на физические свойства материи, в первую очередь на то, как тепло проходит через кору звезды и по ее поверхности, создавая вариации яркости по всей звезде, что озадачило астрофизиков и астрономов.
Группа ученых во главе с доктором Андреем Игошевым из Университета Лидса разработала математическую модель, которая имитирует то, как магнитное поле нарушает традиционное представление о равномерном распределении тепла и создает более горячие и более холодные области, где может быть разница температур в один миллион градусов Цельсия.
Эти более горячие и более холодные регионы излучают рентгеновское излучение разной интенсивности – и именно такое изменение интенсивности рентгеновского излучения наблюдается как изменение яркости с помощью космических телескопов.
Результаты опубликованы сегодня (12 октября) в журнале Nature Astronomy.
Исследование финансировалось Советом по науке и технологиям (STFC).
Доктор Игошев из математической школы в Лидсе сказал: «Мы видим постоянную картину горячих и холодных регионов. Наша модель, основанная на физике магнитных полей и физике тепла, предсказывает размер, расположение и температуру этих регионов – и тем самым помогает объяснить данные, полученные спутниковыми телескопами за несколько десятилетий и оставшиеся астрономы ломают голову над тем, почему яркость магнетаров, казалось, менялась.
«Наше исследование включало формулировку математических уравнений, описывающих, как физика магнитных полей и распределения тепла будет вести себя в экстремальных условиях, существующих на этих звездах.
"Чтобы сформулировать эти уравнения, потребовалось время, но это было несложно. Большой проблемой было написание компьютерного кода для решения уравнений – на это ушло более трех лет."
После того, как код был написан, потребовался суперкомпьютер для решения уравнений, что позволило ученым разработать свою прогностическую модель.
Команда использовала суперкомпьютерные средства DiRAC, финансируемые STFC, в Университете Лестера.
Доктор Игошев сказал, что после того, как модель была разработана, ее прогнозы были проверены на данных, собранных космическими обсерваториями. Модель верна в десяти из 19 случаев.
Магнитары, изученные в рамках исследования, находятся в Млечном Пути и обычно находятся на расстоянии 15 тысяч световых лет от нас.
Другими членами исследовательской группы были профессор Райнер Холлербах, также из Лидса, доктор Тоби Вуд из Университета Ньюкасла и доктор Константинос Н. Гургулиатос из Университета Патры в Греции.