Изучение эволюции магнитных полей внутри нейтронных звезд показывает, что неустойчивости способны создавать мощные магнитные раскаленные точки, которые умудряются сохраняться в течение миллионов лет. Это продолжается и после того, как распадается общее магнитное поле звезды.
Когда массивная звезда расходует внутреннее ядерное топливо и разрушается под давлением собственной гравитации (взрыв сверхновой), то на ее месте может появиться нейтронная звезда. Это крайне плотные объекты с радиусом в 10 км, но в 1.5 раз массивнее Солнца. Наделены мощными магнитными полями и стремительно вращаются (некоторые достигают 100 оборотов в секунду).
При создании моделей магнитных полей нейтронных звезд используют наличие северного и южного полюсов, напоминая земную ситуацию. Но простая «дипольная» модель не объясняет загадочных аспектов нейтронных звезд. К примеру, почему некоторые части поверхности горячее средней температуры?
Чтобы разобраться в этом, ученые использовали суперкомпьютер ARC в Лидском университете. Они запустили численное моделирование, позволяющее понять, как формируются сложные структуры при развитии магнитного поля внутри нейтронной звезды.
Важно понимать, что новорожденная нейтронная звезда не вращается равномерно – у разных частей наблюдаются различные скорости. Из-за этого магнитное поле растягивается. Оно лишено устойчивости и самопроизвольно генерирует узлы, которые проявляются на поверхности, формируя пятна. Последние создают сильные электрические токи, выделяющие тепло.
Модель показывает, что можно создать магнитное пятно с радиусом в несколько км и напряженностью магнитного поля в более 10 млрд. Тесла. Точка продержится несколько миллионов лет даже после распада магнитного поля нейтронной звезды.
Исследование будет полезным для изучения некоторых странностей нейтронных звезд. К примеру, можно теперь лучше понять причудливое поведение некоторых магнитаров, среди которых и SGR 0418+5729. У него наблюдается низкая скорость вращения и слабое масштабное магнитное поле. Однако он продолжает извергать высокоэнергетические лучи.