新生中子星中的对流与发电机效应

为研究原中子星（PNSs）中磁流体动力学（MHD）对流及由此产生的发电机活动性质，我们构建了一个“盒中PNS”模拟模型，求解可压缩MHD方程并耦合核状态方程（EOS）与简化轻子输运。作为演示，我们将其应用于两类具有不同内部结构的PNS模型：完全对流模型与球壳对流模型。通过改变模型自转速率，考察了PNS内部对流与发电机的转动依赖性。我们发现，作为旋转分层对流湍流输运的结果，所有模型中均发展出流场与热力学场的大尺度结构。依据自转速率和对流区深度可获得大尺度结构的多种剖面，其可物理理解为“平均场”运动方程的稳态解。除这些流体动力学结构外，所有模型中在杂乱缠结磁场中还自发组织出 $\mathcal{O}(10^{15})$ G量级的大尺度磁分量。自转速率越高，建立的大尺度磁分量越强。有趣的是，作为总体趋势，完全对流模型比球壳对流模型具有更强的大尺度磁分量。对流区延伸越深，对流涡旋尺寸越大。结果，旋转约束对流似乎在完全对流模型中更易实现，从而导致那里大尺度发电机效率更高。为更好理解中子星磁场多样性的起源，我们需在更宽参数范围内研究PNS发电机。