De nouvelles recherches aident à expliquer l'une des grandes questions qui ont rendu perplexes les astrophysiciens au cours des 30 dernières années :quelles sont les causes de la luminosité changeante des étoiles distantes appelées magnétars.

Les magnétars se sont formés à partir d'explosions stellaires ou de supernovae et ils ont des champs magnétiques extrêmement puissants, estimé à environ 100 millions, millions de fois plus grand que le champ magnétique trouvé sur terre.

Le champ magnétique sur chaque magnétar génère une chaleur intense et des rayons X. Il est si fort qu'il affecte les propriétés physiques de la matière, plus particulièrement la façon dont la chaleur est conduite à travers la croûte de l'étoile et à travers sa surface, créant les variations de luminosité qui ont intrigué les astrophysiciens et les astronomes.

Une équipe de scientifiques, dirigée par le Dr Andrei Igoshev de l'Université de Leeds, a développé un modèle mathématique qui simule la façon dont le champ magnétique perturbe la compréhension conventionnelle de la distribution uniforme de la chaleur, ce qui entraîne des régions plus chaudes et plus froides où il peut y avoir un différence de température d'un million de degrés Celsius.

Ces régions plus chaudes et plus froides émettent des rayons X d'intensité différente - et c'est cette variation d'intensité des rayons X qui est observée sous forme de changement de luminosité par les télescopes spatiaux.

Les résultats - "Forts champs magnétiques toroïdaux requis par l'émission de rayons X au repos des magnétars" - ont été publiés aujourd'hui dans la revue Astronomie de la nature . La recherche a été financée par le Science and Technology Facilities Council (STFC).

Dr Igoshev, de l'École de mathématiques de Leeds, a déclaré:"Nous voyons ce modèle constant de régions chaudes et froides. Notre modèle - basé sur la physique des champs magnétiques et la physique de la chaleur - prédit la taille, l'emplacement et la température de ces régions et, ce faisant, aide à expliquer les données capturées par les télescopes satellites sur plusieurs décennies et qui ont laissé les astronomes se demander pourquoi la luminosité des magnétars semblait varier. Notre recherche a consisté à formuler des équations mathématiques qui décrivent comment la physique des champs magnétiques et la distribution de la chaleur se comporteraient dans les conditions extrêmes qui existent sur ces étoiles. Formuler ces équations a pris du temps mais était simple. Le grand défi était d'écrire le code informatique pour résoudre les équations, ce qui a pris plus de trois ans."

Une fois le code écrit, il a ensuite fallu un super-ordinateur pour résoudre les équations, permettant aux scientifiques de développer leur modèle prédictif.

L'équipe a utilisé les installations de supercalcul DiRAC financées par STFC à l'Université de Leicester.

Le Dr Igoshev a déclaré qu'une fois le modèle développé, ses prédictions ont été testées par rapport aux données recueillies par les observatoires spatiaux. Le modèle était correct dans dix cas sur 19.

Les magnétars étudiés dans le cadre de l'enquête se trouvent dans la Voie lactée et généralement à 15 000 années-lumière.