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磁化中子星:微扰方法与全数值方法的比较

高能天体物理现象 2026-05-20 v1 广义相对论与量子宇宙学 核理论

摘要

(1) 背景:为研究观测为磁星的高磁化中子星,并量化这种强磁场对星体结构和形状的影响(这对连续引力波辐射的研究尤其重要),已发展了数值和微扰两种方法。(2) 方法:我们在广义相对论框架下比较这两种方法,并限于磁场具有纯极向结构的案例。微扰方法 (Konno-99) 假设磁场引起的形变很小,且该场仅由偶极电流产生。全数值方法基于 LORENE 库。(3) 结果:我们使用两种方法计算了磁场分布和星体形变,并改变了极区磁场值、星体致密度及其状态方程。(4) 结论:尽管微扰方法在极区磁场值非常高(通常高于 101610^{16} G 的几倍)时会失效,但对于观测到的值,即使在磁星中,它也能给出非常好的结果。相反,数值代码在相对较低的磁场值(通常为 101010^{10} G)下表现出分辨率问题,这导致对星体形变和质量四极矩的计算不精确。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.19761,
  title  = {Magnetized neutron stars: perturbative versus fully-numerical approaches},
  author = {Debarati Chatterjee and Daw Guttmann and Jérôme Novak and Micaela Oertel and Martin Jakob Steil},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.19761},
  year   = {2026}
}

备注

Contribution to special issue on "Magnetized Dense Matter in Compact Stars: From Fundamental Properties to Astrophysical Observables" in Universe