En studie av utvecklingen av magnetfält inuti neutronstjärnor visar att instabilitet kan skapa intensiva magnetiska hotspots som överlever i miljontals år, även efter att stjärnans totala magnetfält har förfallit betydligt. Resultaten kommer att presenteras av Dr Konstantinos Gourgouliatos vid Durham University vid European Week of Astronomy and Space Science (EWASS) i Liverpool på onsdag, 4 april.

När en massiv stjärna förbrukar sitt kärnbränsle och kollapsar under sin egen gravitation i en supernova -explosion, det kan resultera i en neutronstjärna. Dessa mycket täta föremål har en radie på cirka 10 kilometer och är ändå 1,5 gånger mer massiva än solen. De har mycket starka magnetfält och är snabba rotatorer, med några neutronstjärnor som snurrar mer än 100 gånger per sekund runt sin axel. Neutronstjärnor är vanligtvis modellerade med ett magnetfält som har en nordlig och sydlig magnetisk pol, som jordens. Dock, en enkel 'dipol' -modell förklarar inte förvirrande aspekter av neutronstjärnor, till exempel varför vissa delar av deras yta är mycket varmare än medeltemperaturen.

Gourgouliatos och Rainer Hollerbach, vid University of Leeds, använde ARC -superdatorn vid University of Leeds för att köra numeriska simuleringar för att förstå hur komplexa strukturer bildas när magnetfältet utvecklas inuti en neutronstjärna.

Gourgouliatos förklarar:"En nyfödd neutronstjärna roterar inte enhetligt - olika delar av den snurrar med olika hastigheter. Detta vindar upp och sträcker ut magnetfältet inuti stjärnan på ett sätt som liknar en tät garnboll. Genom datasimuleringarna, vi fann att ett mycket sårat magnetfält är instabilt. Det genererar spontant knutar, som kommer ut från neutronstjärnans yta och bildar fläckar där magnetfältet är mycket starkare än det stora skalfältet. Dessa magnetiska fläckar producerar starka elektriska strömmar, som så småningom släpper ut värme, på samma sätt produceras värme när en elektrisk ström flödar i ett motstånd. "

Simuleringarna visar att det är möjligt att generera en magnetisk punkt med en radie på några kilometer och en magnetfältstyrka som överstiger 10 miljarder Tesla. Platsen kan vara flera miljoner år, även om neutronstjärnans totala magnetfält har förfallit.

Studien kan ha stora konsekvenser för vår förståelse av neutronstjärnor. Även neutronstjärnor med svagare övergripande magnetfält kan fortfarande bilda mycket intensiva magnetiska hot spots. Detta kan förklara det märkliga beteendet hos vissa magnetarer, till exempel den exotiska SGR 0418+5729, som har en ovanligt låg centrifugeringshastighet och ett relativt svagt storskaligt magnetfält men utbrott sporadiskt med högenergistrålning.