恒星内部的大尺度磁场 I. 模拟化石场的平衡位形

背景。理解化石场的起源、拓扑结构和稳定性是恒星磁学理论的基石之一。一方面，由于它们能存活超过长期时间尺度，因此可能改变其宿主恒星的结构和演化。另一方面，它们必须具有复杂的稳定结构，因为Tayler及其合作者已经证明，最简单的纯极向场或环向场在动力学时间尺度上是不稳定的。在此背景下，目前唯一发现的稳定构型是Braithwaite及其合作者通过数值模拟得到的，他们研究了初始随机磁场的演化，发现该场弛豫到一个混合的稳定构型（极向和环向），该构型似乎处于平衡状态，然后扩散。目的。因此，在这项工作中，我们以半解析方式追踪此类平衡场。方法。在第一篇文章中，我们研究了正压磁流体静力平衡态；问题简化为一个具有任意函数的类Grad-Shafranov方程。这些函数通过为所考虑的轴对称问题的给定不变量（特别是已知为此类问题主要角色之一的给定螺旋度）推导最低能量平衡态来约束。然后，我们得到了在实验室实验（在球马克中）中获得的无力Taylor弛豫态的推广，该态在自引力恒星情况下变为非无力。一般斜压平衡态的情况将在论文II中研究。结果。这些理论结果应用于真实的恒星情况，即太阳辐射核心和Ap星包层，并进行了讨论。在这两种情况下，我们假设磁场最初被限制在恒星辐射区。