第一性原理脉冲星磁层：倾斜脉冲星的三维粒子模拟

我们提出了包含对产生过程的第一性原理相对论粒子模拟 (PIC)，用于研究倾斜脉冲星磁层。磁层始于从中子星表面提取的粒子。这些粒子被表面电场加速并发射光子，进而产生电子 - 正电子对。我们在初级高能粒子能量超过对产生阈值的位置注入次级对。我们发现解接近理想的无力磁层，包含 Y 点和电流片。倾角 $\lt 40^{\circ}$ 的解在开放磁力线区域未显示对产生，因为沿磁力线的局部电流密度低于 Goldreich-Julian 值。这些解中的主体外流是电荷分离的，对产生仅发生在电流片和回流层中。较高倾角的解在开放磁力线区域显示对产生，主体流具有高倍增系数，且对产生区域的大小随倾角增加而增大。我们观测到的恒星自转减慢与 MHD 模型预测相当。电流片中的磁耗散范围从对齐转子的 20% 到正交转子的 3%。我们的结果表明，对于光柱处对产生受抑制的低倾角中子星，极区主体中与对活动相关现象（如射电辐射）的存在，可能关键地取决于我们简化模型之外的物理过程，例如弯曲时空效应或多极表面场。