Una magnetar è un tipo di residuo di supernova; in particolare, una stella di neutroni con un campo magnetico estremamente intenso. Le magnetar sono alla base di fenomeni astronomici osservati come ripetitori gamma soft e pulsar anomali a raggi X. Le tensioni nella crosta della magnetar causano periodicamente “starquakes” e rilasciano radiazioni elettromagnetiche sotto forma di raggi X, producendo impulsi ogni dieci secondi circa che possono essere osservati dagli astronomi sulla Terra. A intervalli irregolari e più lunghi vengono rilasciati anche raggi gamma.
Le magnetar vengono create quando una stella supergigante esaurisce il combustibile nucleare e collassa catastroficamente come una supernova. Per produrre una magnetar, la stella deve avere una velocità di rotazione elevata e un campo magnetico prima del collasso. Questo accade solo in circa 1 caso su 10. A seconda della massa della stella, rimane una stella di neutroni o un buco nero come residuo di supernova.
Se la stella supergigante ruota molto rapidamente mentre collassa, e non è così massiccia, collassa in un buco nero, si crea un’intensa dinamo naturale all’interno della stella di neutroni risultante. Se la stella di neutroni ruota abbastanza velocemente da stare al passo con il periodo di convezione (circa una volta ogni dieci millisecondi), le correnti di convezione sono in grado di operare a livello globale, trasferendo una quantità significativa di energia cinetica a un campo magnetico. Questo è lo stesso principio di funzionamento dei generatori elettrici, che fanno ruotare un filo arrotolato in presenza di un campo magnetico per generare elettricità. Si pensa che la maggior parte della costruzione del campo avvenga nei primi 10 secondi in cui viene creata la stella di neutroni.
Attraverso questo meccanismo, la già impressionante intensità del campo magnetico di una tipica stella di neutroni, 108 tesla, viene aumentata fino a 1011 tesla. In confronto, l’intensità del campo magnetico della Terra è di 30-60 microtesla. Il campo di forza magnetica di un magnete al neodimio è di circa 1 tesla, con una densità di energia magnetica di 4.0 x 105 J/m3. Nel frattempo, una magnetar può avere una densità di energia magnetica fino a 100 gigatesla, una densità di energia di 4.0 x 1016 J/m3, con una densità di massa E/c2 >105 volte quella del piombo.
Il campo magnetico di curvatura dello spazio di una magnetar non dura a lungo in termini astronomici – solo circa 10,000 anni, poi declina a quello di una stella di neutroni media. A questo punto, i loro starquakes e i comportamenti di emissione di raggi gamma si raffreddano. Data la loro breve vita, vediamo solo nove magnetar nella nostra galassia.
Il campo magnetico generato da una magnetar è davvero sbalorditivo. Il suo campo magnetico è così intenso che una magnetar distante 160,000 km (100,000 mi) potrebbe cancellare ogni carta di credito sulla Terra. A meno di 1,000 km di distanza, la magnetar potrebbe fare a pezzi la carne, a causa delle brevi fluttuazioni magnetiche all’interno delle sue molecole d’acqua. Vicino alla magnetar, i raggi X e altre radiazioni elettromagnetiche si dividono in due o si uniscono. Questo fenomeno può essere osservato in un cristallo di calcite ed è chiamato birifrangenza. La materia stessa è allungata: in un’intensità di campo di 105 tesla, un orbitale atomico si deformerà in una forma simile a quella dei sigari. A 1010 tesla, gli atomi di idrogeno diventano come pezzi di spaghetti 200 volte più stretti dei loro normali diametri.