磁星巨耀斑：多极磁层磁场中的通量绳爆发

我们探讨了触发磁星磁层能量释放并启动爆发过程的物理机制这一核心问题。基于包含螺旋扭曲无力通量绳的无力磁场构型，构建了一个自洽的稳态轴对称磁星磁层模型。鉴于磁星表面复杂的 multipolar 磁场，我们还开发了一种便捷的数值方案来求解 GS 方程。根据表面磁场的极性，存在两种磁场构型：反向型和正常型。针对这两种构型，我们仔细考察了通量绳平衡高度对通量注入和地壳运动等渐进表面物理过程的响应。我们发现平衡曲线包含两个分支，一个代表稳定平衡分支，另一个代表不稳定平衡分支。因此，系统的演化表现出灾变行为：当磁星表面磁场缓慢演化时，通量绳的高度会逐渐达到一个临界值，超过该值后便无法维持稳定平衡。随后，通量绳将失去平衡，磁星磁层的渐进准静态演化将被快速动力学演化所取代。除了通量注入外，活动区的相对运动也会引发灾变行为并导致磁爆发。我们提出，一个渐进过程可能导致磁层能量在极短的动力学时标上突然释放，而无需由磁星地壳的突然断裂来引发。文中还讨论了我们模型的一些启示。