磁星产生巨型耀斑的判据

在本工作中，磁星巨型耀斑模型（Meng et al. 2014）中的直磁流绳被替换为弯曲磁流绳，并研究了磁流绳的平衡行为。磁流绳的两个足点锚定在磁星的球面上。作用在磁流绳上的力包括磁张力、磁压、曲率力和重力。磁流绳中的平衡，乃至全局构型中的平衡，是在这些力相互抵消时实现的。背景环境的变化驱动构型以准静态方式演化穿过一系列平衡态，直到达到临界点且构型失去平衡，从而引发巨型耀斑。我们建立了一个判据来识别能够产生巨型耀斑的磁星。在这四个力中，曲率力以及磁压缩倾向于将磁流绳向外排斥。在给定的磁构型中，曲率力和磁压缩与磁流绳的电流强度的平方成正比，该电流强度由磁通量冻结条件和背景磁场强度决定。我们发现，只有当满足 $\eta = G M m / ({{{R^4}{B_0}^2}})< 0.48$ 时，系统才会达到临界点并可能经历灾变。这里，$G, M, m, R$ 和 $B_{0}$ 分别为引力常数、中子星质量、磁流绳质量、中子星半径和中子星表面磁场强度。该判据的物理意义在于，当 $\eta \propto m / B_{0}^{2}$ 足够小时，曲率力和磁压可以足够大以克服引力束缚。该判据为识别能够产生巨型耀斑的磁星奠定了基础。