Ny forskning hjälper till att förklara en av de stora frågorna som har förbryllat astrofysiker under de senaste 30 åren - vad som orsakar den förändrade ljusstyrkan hos avlägsna stjärnor som kallas magnetarer.

Magnetarer bildades från stjärnexplosioner eller supernovor och de har extremt starka magnetfält, uppskattas till cirka 100 miljoner, miljoner gånger större än det magnetiska fält som finns på jorden.

Magnetfältet på varje magnet genererar intensiv värme och röntgenstrålar. Den är så stark att den påverkar materiens fysiska egenskaper, framför allt hur värme leds genom stjärnans skorpa och över dess yta, skapa de variationer i ljusstyrka som har förbryllat astrofysiker och astronomer.

Ett team av forskare – ledda av Dr Andrei Igoshev vid University of Leeds – har utvecklat en matematisk modell som simulerar hur magnetfältet stör den konventionella förståelsen av att värme fördelas jämnt vilket resulterar i varmare och kallare områden där det kan finnas en temperaturskillnad på en miljon grader Celsius.

De varmare och kallare områdena sänder ut röntgenstrålar med olika intensitet - och det är den variationen i röntgenstrålningsintensitet som observeras som ändrande ljusstyrka av rymdburna teleskop.

Fynden - "Starka toroidala magnetfält som krävs av vilande röntgenstrålning av magnetarer" - har publicerats i dag i tidskriften Natur astronomi . Forskningen finansierades av Science and Technology Facilities Council (STFC).

Dr Igoshev, från School of Mathematics i Leeds, sa:"Vi ser detta konstanta mönster av varma och kalla regioner. Vår modell - baserad på fysiken för magnetiska fält och värmens fysik - förutsäger storleken, plats och temperatur för dessa regioner – och därigenom, hjälper till att förklara data som fångats av satellitteleskop under flera decennier och som har fått astronomer att klia sig i huvudet om varför ljusstyrkan hos magnetarer verkade variera. Vår forskning gick ut på att formulera matematiska ekvationer som beskriver hur fysiken för magnetfält och värmefördelning skulle bete sig under de extrema förhållanden som finns på dessa stjärnor. Att formulera dessa ekvationer tog tid men var okomplicerat. Den stora utmaningen var att skriva datorkoden för att lösa ekvationerna - det tog mer än tre år."

När koden väl skrevs, det krävdes sedan en superdator för att lösa ekvationerna, tillåta forskarna att utveckla sin prediktiva modell.

Teamet använde de STFC-finansierade DiRAC superdatorfaciliteterna vid University of Leicester.

Dr Igoshev sa när modellen hade utvecklats, dess förutsägelser testades mot data som samlats in av rymdburna observatorier. Modellen stämde i tio av 19 fall.

Magnetarerna som studerades som en del av undersökningen är i Vintergatan och vanligtvis 15 tusen ljusår bort.