基于真实中子星参数的中子星倾斜电球层的第一性原理模拟

电球层是与脉冲星具有相同起源的环境，即高度磁化的旋转中子星。在脉冲星中，电子 - 正电子对的级联产生丰富了等离子体。环绕电球层的等离子体仅由从中子星表面逃逸的粒子组成。磁轴与自转轴对齐的电球层模型几十年来已得到充分描述。然而，相对于自转轴具有倾斜磁轴的电球层模型一直难以通过大多数理论研究进行解析。部分电球层和脉冲星已使用粒子网格 (PIC) 代码进行了模拟，但数值限制使得无法使用真实的中子星参数。我们旨在开发一种优化的数值模拟代码，以利用真实的中子星参数理解电球层和脉冲星的物理机制。作为本文展示的第一步，我们专注于具有真实物理参数的倾斜电球层模拟。我们开发了一种专用代码用于计算稳态解。Maxwell 方程组的求解基于谱方法。粒子运动包含了其有限惯性。未对电球层等离子体的无力行为做出任何假设。该数值代码名为 Pulsar ARoMa (pulsar asymmetric rotating magnetosphere)。我们利用真实的中子星参数进行了各种数值模拟。我们发现，倾斜电球层具有与对齐无力电球层相同的全局结构，包含两个电子穹顶和一个带正电粒子的环面。这些穹顶不以磁轴为中心，也不对称。然而，解并未表现出无力行为。使用 Pulsar ARoMa 代码进行的模拟所需的资源适中且计算时间较短。该代码将升级以用于对脉冲星物理更雄心勃勃的研究。