Un magnetar se poate naște din ciocnirea a două stele neutronice
Stelele neutronice obișnuite au câmpuri magnetice extrem de puternice, de aproximativ 100.000 de ori mai intense decât cele mai puternice câmpuri magnetice create pe Pământ. Totuși, circa 1% dintre stelele neutronice au câmpuri magnetice și mai mari — de până la 1.000 de ori mai puternice decât cele normale. Acestea sunt cunoscute sub numele de magnetari și sunt considerate o cauză probabilă a evenimentelor tranzitorii puternice, precum repetitorii de raze gamma moi și exploziile radio rapide.
Un studiu recent analizează modul în care s-ar putea forma magnetarii, concentrându-se asupra fuziunii binarelor de stele neutronice. De obicei, când două stele neutronice se ciocnesc, rezultatul este o gaură neagră, deoarece masa lor combinată depășește limita Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV), de aproximativ 2,6 mase solare. Însă unele stele neutronice au mase mai mici, iar dacă masa lor totală rămâne sub limita TOV, ele se pot contopi într-o singură stea neutronică.
Folosind simulări de înaltă rezoluție rulate pe supercomputerul japonez FUGAKU, echipa a studiat fuziunea binarelor de stele neutronice cu masă redusă. Pentru simplificare, cercetătorii au presupus stele cu mase identice, dar de altfel tipice, cu intensități ale câmpului magnetic de circa 3 trilioane de gauss — în intervalul superior al stelelor neutronice obișnuite. Simulările au acoperit intervalul de la momentele imediat anterioare ciocnirii până la scurt timp după aceea.
Rezultatele arată că, în decurs de milisecunde după contactul dintre cele două stele, fluidul neutronic din regiunea respectivă intră într-o instabilitate Kelvin-Helmholtz, adică devine turbulent. Un fenomen similar poate fi observat când suflăm ușor într-o lumânare: firul de fum care se ridică este inițial lin, apoi devine vârtejit și aleatoriu, marcând trecerea spre instabilitate.
Această instabilitate poate amesteca materialul într-un mod extrem de puternic. În simulări, amestecul a fost atât de complet și de rapid încât câmpul magnetic a fost amplificat semnificativ, iar acest efect s-a propagat prin restul materialului, antrenând câmpul magnetic cu el. Ca urmare, câmpul magnetic al stelei neutronice rezultate poate fi de peste 300 de ori mai puternic decât câmpurile inițiale. Este posibil ca turbulențele ulterioare să întărească și mai mult câmpul, deși acest aspect depășește limitele simulării.
Surprinzător este cât de rapid are loc amplificarea câmpului magnetic: efectul se propagă prin stele în aproximativ o milisecundă, ceea ce înseamnă că ar putea influența modul în care evoluează fuziunea și structura stelei neutronice rezultate. Sunt necesare studii suplimentare pentru a stabili exact cum se desfășoară acest proces, dar este clar că magnetarii se pot forma prin astfel de fuziuni.
