旋转驱动脉冲星无力磁层中低高度处的电流流与粒子对产生：空间电荷限制流

（有删减）我们报告了对旋转驱动脉冲星极磁通管中低高度处粒子加速与电子-正电子等离子体产生的研究结果，此时恒星表面可自由发射无力磁层所需的任意电荷与电流。我们观察到了新行为。a) 当电流密度低于 Goldreich-Julian (GJ) 值时 (0<j/j_{GJ}<1)，载流束的空间电荷限制加速较为温和，完整的 GJ 电荷密度由束流电荷密度组成，并与带有与束流相同符号电荷的电捕获粒子云共存。电压降在 $mc^2/e$ 量级，且不存在粒子对产生。b) 当电流密度超过 GJ 值时 (j/j_{GJ}>1)，系统产生高电压降，导致伽马射线发射与强烈的粒子对产生爆发。爆发表现出极限环行为，其特征时间尺度略长于与极冠直径相当距离上的相对论飞越时间（微秒级）。c) 在回流区，即 $j/j_{GJ}<0$ 处，系统产生类似的粒子对产生爆发。在情况 b) 和 c) 中，间歇产生的粒子对使得系统能够同时承载磁层规定的电流，并将电荷密度与平均电场调节至无力条件。我们还阐明了产生粒子对的束流为稳态的条件，发现此类稳态流仅能占据无力磁层模型电流密度参数空间的一小部分。一般的极流动力学与粒子对产生具有强烈的时间依赖性。该模型与以往几乎所有定量研究有一个本质区别，即我们寻求将加速电压作为外加电流的函数。