中子星X射线暴期间的角动量输运：一项数值广义相对论流体动力学研究

通过三维轴对称广义相对论流体动力学，研究了中子星X射线暴期间物质的角动量分布。使用隐式求解器GR-I-RMHD结合三阶空间和二阶时间平流格式，隐式求解了完整的广义相对论纳维-斯托克斯方程组。在缓慢旋转的中子星（其半径与相应的最后稳定轨道重合）的固定背景下，使用类克尔度规公式化了粘性算子。还讨论了这些算子的重要性及其可能的简化。在旋转情况下，取决于粘性参数α_tur，发现暴中心由粘性引发的前锋以远快于流体运动的速度传播。这些快速前锋起到将角动量与物质解耦的作用：角动量向外输运，而物质向内沉入中子星的深引力井中，从而增强了引发点火所需的物质压缩，随后点火在粘性时间尺度上扩散到整个中子星表面。基于数值模拟，我们发现粘性参数α_tur = O(0.1)最适合拟合X射线暴期间中子星的观测结果。论证了在X射线暴冷却尾迹中观测到的自旋加速是一个瞬态阶段，最终应跟随一个自旋减速阶段。这种延迟可归因于外层物质快速冷却导致的粘性时间尺度显著延长。