原中子星中磁旋转不稳定性的全局模型

磁星是高度磁化的中子星，其磁偶极矩在 $10^{14}$ 到 $10^{15}$ G 之间。磁旋转不稳定性（MRI）被认为是放大快速旋转原中子星中磁场并形成磁星的一种有前景的机制。许多局部研究支持这一情景，表明磁场可在小尺度上被 MRI 放大。然而，MRI 在产生偶极场方面的效率仍属未知。为回答此问题，我们在一个具有较差转动的快速旋转原中子星理想化全局模型中研究 MRI 发电机。我们在球几何下执行带显式扩散率的 3D 不可压缩 MHD 模拟，并在外边界处强制施加较差转动。我们改变初始磁场并考察不同的磁边界条件。这些模拟与局部剪切盒模拟进行了比较。我们获得了一个自维持的湍流 MRI 驱动发电机，其饱和状态与初始磁场无关。MRI 产生 $B \geq 2\times 10^{15}$ G 的强湍流磁场以及一个非主导的磁偶极子，后者系统性地约占平均磁场强度的 $5\%$。有趣的是，该偶极子向赤道面倾斜。我们发现局部剪切盒模型能较好地再现全局 MRI 湍流的若干特征，如动能与磁能谱。不过，局部模型中的湍流比全局模型中的更为剧烈。总体而言，我们的结果支持 MRI 形成磁星级大尺度磁场的能力。它们还预言了更强小尺度磁场的存在。由此产生的磁场可能对驱动杰出的恒星爆发（如超亮超新星和伽马射线暴）十分重要。