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Código numérico para estrellas de neutrones magnetizadas

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha desarrollado un conjunto de herramientas destinadas al estudio de la física de los campos magnéticos en las estrellas de neutrones y comprender el papel que desempeñan estos campos en condiciones de gravedad intensa.
Código numérico para estrellas de neutrones magnetizadas
Se considera que los campos magnéticos intensos son el origen de muchos fenómenos de altas energías, como las ráfagas de rayos gamma, los chorros procedentes de núcleos galácticos activos y otros objetos compactos. Si no fuese porque estos campos son cientos de billones de veces más intensos que el campo magnético de la Tierra, no hubiese sido posible detectar las estrellas de neutrones en los años sesenta.

El proyecto NSMAG (Magnetic fields in neutron stars via numerical simulations), financiado por la Unión Europea, tenía como finalidad arrojar luz sobre el papel que desempeñan los campos magnéticos en las estrellas de neutrones. Estas son núcleos densos restantes de estrellas masivas, que se agotan al cabo de un millón de años aproximadamente y terminan su existencia con una explosión en forma de supernova.

Los científicos desarrollaron XNS para modelizar estrellas de neutrones y campos magnéticos toroidales, poloidales o mixtos en rotación diferencial. Este código numérico resuelve simultáneamente las ecuaciones de Einstein, que describen la métrica del espacio-tiempo, y las del equilibrio magnetohidrostático, que proporcionan la distribución de materia.

Las ecuaciones de Einstein se resuelven utilizando una aproximación conocida como condición de planeidad conforme extendida (XCFC) para la métrica en coordenadas esféricas. Se optó por esta estrategia porque permite convertirlas en una forma estable numéricamente y, a continuación, desacoplarlas para resolverlas de forma jerárquica.

El uso de armónicos esféricos garantiza un comportamiento correcto en el eje, la paridad correcta en el centro y las tendencias asintóticas correctas a las demás distancias. Las soluciones se buscan en términos de armónicos esféricos. Los científicos comprobaron que basta con veinte armónicos esféricos para lograr resultados convergentes.

Los resultados del código XNS se compararon con los de otros códigos, incluido el código rotstar disponible en la biblioteca Language objet pour la relativité numérique (LORENE). Esto se utilizó para probar su rendimiento y evaluar la precisión de la aproximación XCFC.

Los científicos de NSMAG modelizaron estrellas en rotación y sin rotación con campos magnéticos poloidales y toroidales en el régimen relativista general no lineal. Los resultados de XNS fueron coherentes con los obtenidos con modelos extremadamente magnetizados de estrellas con intensidades de campo del orden de 10^13 G.

Además, la aproximación de XCFC aportó ventajas de computación, aunque la finalidad de NSMAG era buscar una solución físicamente más aceptable, más que una solución matemáticamente correcta, y avanzó de forma importante en este sentido.

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Palabras clave

Código numérico, estrellas de neutrones, campos magnéticos, NSMAG, código XNS
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