磁化库仑等离子体的状态方程
等离子体物理
2018-03-28 v3 太阳与恒星天体物理
摘要
我们为磁化完全电离等离子体开发了一个解析状态方程（EOS），覆盖了从低密度经典等离子体到相对论量子等离子体条件的广泛温度和密度范围。该EOS直接适用于计算强磁化白矮星和中子星的结构和演化。我们回顾了非磁化和磁化库仑气体、液体和固体的热力学函数的现有解析和数值结果。我们提出了一个用于固体库仑混合物自由能的新解析表达式。基于最近的数值结果，我们构建了在量子化磁场中谐波库仑晶体的热力学函数的解析近似。该解析描述确保了基于自由能的一阶、二阶和混合导数对所有天体物理重要的热力学函数进行一致评估。我们公开了基于这些近似计算热力学函数的数值代码。使用该代码，我们计算并讨论了电子屏蔽和磁量子化对白矮星和中子星外壳相关密度和磁场范围内熔点位置的影响。我们还考虑了磁星外壳的热和机械结构，并认为它可能有一个冻结表面，覆盖在固体地壳之上的液态海洋。
引用
@article{arxiv.1212.3405,
title = {Equation of state for magnetized Coulomb plasmas},
author = {A. Y. Potekhin and G. Chabrier},
journal= {arXiv preprint arXiv:1212.3405},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 8 figures. In v.2, a typo in Eq.(53) is fixed. In v.3, numerical factors in two inline formulae are corrected (thanks to Dr. Emil Truhlik)