中子星磁场演化 I：基本形式、数值技术与初步结果

在这项工作中，我们探索了强磁化中子星内部磁场在轴对称条件下的演化。我们对核区和壳层中的耦合场演化进行了数值模拟。我们的代码模拟了壳层中的 Hall 漂移和欧姆效应、磁场引起的壳层弹性形变对磁场的反作用、壳层与核区之间的磁扭曲交换，以及核区内超导磁通管的漂移。核区中强制执行正确的磁流体力学平衡。我们发现：i) Gourgouliatos 和 Cumming 在壳层中发现的 Hall 吸引子也存在于磁场穿透核区的位形中。然而，穿透核区的磁场演化时标与局限于壳层的磁场演化时标显著不同。ii) Jones 磁通管漂移与壳层欧姆耗散的结合，在壳层温度较高（$T\sim2\times10^8$ K）时，可以在 $150$ Myr 时标上耗尽脉冲星磁场，但对于冷中子星（如再循环脉冲星），其作用时标要慢得多（$\sim 1.8$ Gyr，取决于杂质水平）。iii) 年轻高磁化脉冲星快速自旋减慢期间超流涡旋的向外运动，当 $B\lesssim 10^{13}$ G 时，可导致磁通部分地从核区排出。然而，当 $B\gtrsim2\times 10^{13}$ G 时，更强的磁场与更长的自旋周期相结合意味着核区磁场无法被排出。