具有非偶极磁场的吸积中子星的 GRMHD 模拟

NASA 的 NICER 望远镜最近提供了转动供能毫秒脉冲星中存在非偶极磁场结构的证据。这些恒星被认为经历了长期的吸积自转加速阶段，这就引出了一个问题：流向具有复杂磁场恒星的吸积流会是什么样子。我们展示了一系列针对偶极、四极和四偶极恒星磁场几何的吸积中子星的 GRMHD 模拟结果。这是在广义相对论框架下模拟真实热斑形状以理解吸积毫秒脉冲星中热斑变化性的第一步。我们发现，产生热斑的吸积柱的位置和大小随初始恒星磁场强度和几何结构发生显著变化。我们还发现，对恒星力矩的最强贡献来自与吸积盘相连的磁力线和脉冲星风，在所探索的几乎所有参数区间内都导致自转减慢。我们进一步分析了吸积盘中由大尺度磁应力、湍流应力、风以及我们认定为对流运动的压缩效应引起的角动量输运。吸积盘准直了初始开放恒星磁通量并形成喷流。对于偶极场，盘–磁层相互作用相比孤立情形既可增强也可减弱喷流功率。然而对于四极场，吸积盘总是导致净开放磁通量增加，使喷流功率与偶极情形相当。我们结合观测到的中子星喷流讨论了我们的结果，并提供了一种解释低磁场和高磁场情形下射电功率的可行机制。