多极磁场中的磁星巨耀发 --- II. 带有电流片的磁通量绳爆发

我们提出了一种物理机制，用包含螺旋扭曲磁通量绳和电流片 (CS) 的磁层模型来解释巨耀发和射电余辉。随着 CS 的出现，我们基于区域分解法求解了一个混合边值问题以获得磁层场。我们研究了背景多极场中存在 CS 时磁通量绳平衡曲线的性质。响应磁星表面的变化，它在稳定平衡态中准静态演化。平衡的丧失发生在临界点，超过该点后会发生灾难性爆发。当考虑 CS 时会出现新特征。特别是，我们发现了两种物理行为，即灾难性状态跃迁和灾难性逃逸。磁能会在状态跃迁期间释放。释放的磁能足以驱动巨耀发。磁通量绳会准静态地远离磁星，这与射电余辉不一致。幸运的是，在后一种情况即灾难性逃逸中，磁通量绳能以动力学方式逃离磁星并趋向无穷远。这与巨耀发的射电余辉观测更为一致。我们发现磁通量绳的小半径对其爆发具有重要影响。小半径较大的磁通量绳更容易爆发。我们要强调的是，CS 为磁重联提供了理想场所，这将进一步增强爆发期间的能量释放。