模拟中子星 r-模式不稳定性发展的非线性耦合网络II. 动力学

已提出两种r-模式在中子星中非线性模式饱和的机制：涉及少数模式的准参数不稳定机制以及 nearly 连续Kolmogorov型级联的形成。使用由完美流体不可压缩星的本征模构建的振子网络，我们在数值上研究了两种制度之间的过渡。我们的网络包括最高达到n<=30的4995个惯性模式，以及146,998个直接耦合到r-模式和1,306,999个detuning<0.002的耦合（总共约10^9个可能的耦合）。计算了一系列温度的最低准参数不稳定阈值，并发现r-模式对n在13到15之间的模式不稳定。在未受驱动、无阻尼、Hamiltonian版本的网络中，实现均分的速率被发现是幅度依赖的，这类似于Fermi-Pasta-Ulam问题。接下来探讨了更现实的模型，这些模型通过引力辐射驱动不稳定并通过剪切黏性阻尼。考虑了一系列阻尼率，对应温度从10^6K到10^9K。发现r-模式的指数增长在小幅度（约10^-4）处停止。对于受强阻尼、低温模型，少数模式主导动力学。虽然r-模式的行为复杂，但其幅度仍不超过约10^-4。对于高温、轻度阻尼模型，r-模式将能量馈入一个实现近似均分的振子集合。在这种情况下，r-模式幅度稳定到一个值，该值使得实现均分的速率大约等于线性不稳定增长率。