磁星演化过程中的壳层-磁层耦合及其对表面温度的影响

我们研究无力磁层与磁星长期内部演化的耦合。我们允许表征磁层的中子流与环向流函数之间的关系自由演化，而不限制其具体形式。我们发现，在约 kyr（千年级）的时间尺度上，随着环向区增长且磁力线向外扩张，储存在磁层中的能量逐渐增大。这一过程持续直至达到某一临界点，超过该点后无力磁层解无法再被构造，可能导致某种大尺度磁层重组。对于 $10^{14}\,$G 的磁场，此类事件可用的能量预算可高达数 $10^{45}\,$erg。随后，从新的初始条件出发，演化以类似方式进行。达到临界点的时间尺度与磁场幅度成反比。允许电流穿过表面以下最后几米（此处磁扩散率比壳层中大数个量级），应通过焦耳热产生相当数量的能量沉积。我们估计有效表面温度可能在局部从 $\sim 0.1\,$keV 升至 $\sim 0.3 - 0.6\,$keV，与观测吻合良好。类似地，从内部输入磁层的功率可高达 $10^{35} - 10^{36}\,$erg/s，这与磁星爆发期间观测到的峰值光度一致。因此，为解释磁星的热性质，可能需要对穿过包层的电流进行详细处理。