具有环向磁场的中子星演化：全广义相对论下的轴对称模拟

我们在轴对称假设下，通过全广义相对论中的磁流体动力学模拟，研究了具有环向磁场的中子星的稳定性。针对多种磁场构型，准备了非旋转和刚体旋转的中子星模型。为简化起见，建模中子星时使用了绝热指数 $\Gamma=2$ 的多方状态方程。研究发现，当环向磁场强度变化规律为 $\propto \varpi^{2k-1}$ 且 $k\geq 2$ 时（其中 $\varpi$ 为柱坐标半径），非旋转中子星在动力学上是不稳定的；而当 $k=1$ 时，中子星是稳定的。不稳定性 onset 之后，不稳定模大约在 Alfvén 时标内增长，从而激发对流运动以改变磁场分布，直至达到一个对轴对称扰动稳定的新状态。我们还发现旋转起到了稳定作用，尽管当磁能与旋转动能之比大于临界值 $\sim 0.2$ 时，不稳定性仍会在 Alfvén 时标内发生。文中讨论了其对磁化原中子星演化的启示。