磁星无力扭曲磁层的长期演化

我们研究了与其内部磁场耦合的磁星无力磁层的长期准稳态演化。我们发现，磁层电流可以在数千年的长时标上得到维持。同时，在演化过程中，磁层中储存的能量、螺旋度和扭曲均逐渐增加，直到达到一个临界点，超过该临界点便无法构建无力磁层。此时，必然会发生某种大尺度的磁层重排，可能引发爆发或耀斑，从而释放出大部分储存的能量、螺旋度和扭曲。此后，准稳态演化将在新的初始条件下以类似的方式继续进行。达到该临界点的时标取决于整体磁场强度以及环向场的相对占比。研究发现，无力磁层中储存的能量比相应的真空能量多至约 $\sim 30\%$。这意味着，对于极点处 $10^{14}$ G 的磁场，可用于快速磁层事件的能量预算约为几 $10^{44}$ erg。由于磁层中存在的电流增强了偶极子含量，估计自旋减率可增加至约 $\sim 60\%$。对制动指数 $n$ 的粗略估计表明，在演化的大部分时间里它系统性地满足 $n < 3$，这与脉冲星的实际测量结果以及几颗磁星的早期估计相一致。