广义相对论中麦克斯韦方程量子电动力学修正的3+1形式体系

磁化中子星构成一类特殊的致密天体，其引力场强烈偏离牛顿弱场极限。此外，锚定在星体中的强电磁场引起了由量子电动力学（QED）描述的对麦克斯韦方程的非线性修正。在一些脉冲星和大多数磁星中，可能存在接近或高于临界值 $\BQ=4.4\times10^9$~T 的电磁场。为了恰当解释源自中子星表面的辐射（例如热辐射及其偏振特性），同时纳入广义相对论（GR）效应与非线性电动力学十分重要。这可通过广义相对论中已知的、并融合了QED对麦克斯韦方程微扰的3+1形式体系来实现。从电磁场拉格朗日量的最低阶修正（例如Born-Infeld或Euler-Heisenberg理论给出的）出发，我们推导了包含量子真空效应的广义相对论中的非线性麦克斯韦方程。我们还推导了无力极限的处方，并表明这些方程可用双曲型守恒律的经典有限体积法求解。因此，通过借鉴麦克斯韦和牛顿理论的标准经典数值技术，将广义相对论和量子电动力学纳入中子星磁层描述是直截了当的。作为一个应用，我们展示了与QED效应相关的自旋下降光度修正相对于GR修正可忽略不计。