磁星磁层中的无力波相互作用：轴对称下的计算建模
高能天体物理现象
2024-09-06 v2 太阳与恒星天体物理
等离子体物理
摘要
高度磁化中子星的地壳震动会破坏其磁层，引发 X 射线和快速射电暴 (FRBs) 等高能现象。理解这些极端环境中的等离子体波动力学对于预测跨尺度到辐射长度的能量传输至关重要。本研究利用无力电动力学模拟，对磁星磁层中的相对论性等离子体波相互作用进行了建模。对于沿弯曲磁力线的传播，我们观察到 Alfv\'en 波向快磁声波 (FMS) 的持续转换。当反向传播的 Alfv\'en 波在赤道区域相互作用时，转换效率可高达三倍。Alfv\'en 波在首次穿过磁层时会产生两倍于其频率的 FMS 波。在最初的 FMS 波瞬态爆发之后，Alfv\'en 波周期性地转换为 FMS 波，在磁层 Alfv\'en 波穿越时间的时标上产生变化。这种衰减的 FMS 波尾携带了总发射能量的一大部分（一半）。磁星地壳对“反弹” Alfv\'en 波的塑性阻尼对 FMS 效率的影响微乎其微。我们讨论了所识别出的波现象对磁星观测的意义。向外的 FMS 波可以发展出电场区，这是相干辐射的潜在来源。长波长 FMS 波可能通过光柱之外的重联产生 FRBs。
引用
@article{arxiv.2405.12272,
title = {Force-free wave interaction in magnetar magnetospheres: Computational modeling in axisymmetry},
author = {Jens F. Mahlmann and Miguel Á. Aloy and Xinyu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2405.12272},
year = {2024}
}
备注
18 pages, 11 figures, accepted for publication by ApJ