中子星磁场中的霍尔级联与不稳定性

霍尔效应是影响中子星磁场演化的一个重要非线性机制。对控制方程的理论和数值研究表明，霍尔效应表现为能量从大尺度到小尺度的湍流级联。我们研究了Rheinhardt和Geppert从线性稳定性分析中推测存在的小尺度霍尔不稳定性。我们进行了相同的线性稳定性分析，以找到一个合适的背景场来模拟Rheinhardt和Geppert的想法。然后，使用三维赝谱数值MHD代码模拟了该场的非线性演化。结合背景场，能量被注入到由线性稳定性分析推断出的具有最大正特征值的十个特定本征模中。能量被转移到系统中的不同尺度，但并未达到可被解释为霍尔不稳定性的小尺度程度。任何不稳定性都被后期出现的湍流霍尔级联所压倒，这种级联最初因背景场的选择而被避免，但很快由增长的本征模之间的非线性相互作用产生。本文以及多位其他作者的研究表明，霍尔级联是该系统中的主导机制。