脉冲星磁层的混合数值模拟

我们继续研究脉冲星赤道电流片（ECS）中的粒子加速，该研究始于 Contopoulos (2019) 与 Contopoulos & Stefanou (2019)。我们的基本前提是，电流片中的电荷载流子起源于极冠处的电子-正电子对，并沿磁力线被输运至磁层 Y 点之外的赤道电流片。在本工作中，我们进一步研究 ECS 的电荷补充。我们发现，来自极冠边缘的对流无法同时提供 ECS 的电荷与电流。ECS 必须包含额外量的正电子（或电子，取决于取向）电流，其起源于恒星表面并沿分隔线向外流动。我们发展了一种迭代混合方法，将磁层主体中的理想无力电动力学与沿 ECS 的粒子加速自洽地结合。我们推导了粒子轨道的解析近似，并获得了针对不同偶对形成多重数参数 kappa 值的脉冲星磁层结构。对于现实值 kappa >> 1，磁层与理想无力磁层几乎无法区分，因此高能辐射谱的计算必须基于 ECS 中加速电场分布的解析近似。