轴对称双星脉冲星并合电磁前兆的动力学建模

近期探测到的与双中子星并合相关的引力波重新引发了人们对相互作用脉冲星磁层的兴趣。当前模型预测，在并合前应当释放大量磁能，从而产生电磁前兆辐射。在本文中，我们结合脉冲星磁层动力学建模的最新进展重新审视这一问题。我们将工作限于磁矩与自转轴对齐的情形，从而忽略轨道运动。我们对两个以与引力波辐射相一致的速率并合的脉冲星磁层进行了全局二维轴对称粒子网格（particle-in-cell）模拟。我们研究了对称与非对称系统。模拟显示，随着两颗星彼此靠近，磁层内的磁耗散显著增强。尽管磁层构型依赖于脉冲星自转与磁轴的相对取向，所有构型都呈现出近乎相同的辐射特征，表明存在共同的耗散机制在起作用。两颗脉冲星的相对运动在两者磁层边界处驱动磁重联，导致高效的粒子加速与高能同步辐射。在不对称构型中，极冠放电也显著增强，产生剧烈的对产生以及潜在的额外高能辐射。我们观测到在并合前最后一圈内脉冲星辐射效率相较孤立脉冲星的自旋下降功率提升了两个数量级。即使在邻近宇宙中，预期信号也太弱而难以在高能波段被探测到。然而，若其中一小部分能量被导入射电波段，它可能被观测为非重复快速射电暴。