中子星与黑洞时空几何之间的流体动力学与电磁学差异

在广义相对论中，围绕一个无电荷、旋转的黑洞的外部时空几何仅取决于其质量和自转参数。然而，围绕任何其他旋转致密天体（例如中子星）的外部几何结构通常会取决于其多极展开中的更高阶矩，这些矩最终取决于该天体的方程态。我们利用广义相对论流体动力学和电动力学仿真，说明了这些更高阶矩的存在或缺失（假设采用物理上真实的中子星方程态）对中子星表面附近非磁性吸积物动力学具有显著的定性影响，而对其磁层电磁场配置仅产生较小的定量影响。在某些位置，能量-动量密度的差异可达甚至超过50%，电场强度的差异也超过10%。我们认为许多这些差异可能会因纳入更为精细的等离子体物理模型而被放大，因此对于引力坍缩的动力学以及潜在的粒子加速和喷流生成问题具有重要意义。这些差异表明，在对中子星周围进行数值模拟时，使用Kerr度规存在重要局限性。