原中子星中 MRI 驱动的 $\alpha-\Omega$ 发电机
高能天体物理现象
2022-09-22 v2 太阳与恒星天体物理
流体动力学
摘要
磁星是高度磁化的中子星，可产生 X 射线和软伽马射线辐射，其偶极磁场强度为 G 至 G。解释磁星形成的一个有前景的机制是快速旋转的原中子星 (PNS) 中由磁旋转不稳定性 (MRI) 驱动的磁场放大。这一图景得到了近期全球模型的支持，这些模型显示小尺度湍流可以产生具有磁星级强度的偶极场。然而，浮力和密度分层对 MRI 产生偶极场效率的影响尚不清楚。我们在一个快速旋转 PNS 的全球模型中评估了密度和熵分布对 MRI 发电机的影响，该模型侧重于其对流稳定的外层分层区域。使用伪谱代码 MagIC，我们在球几何中进行了具有显式扩散系数的 3D Boussinesq 和滞弹性 MHD 模拟。我们进行了一项参数研究，探讨了不同近似和热扩散的影响。我们获得了一个自持的湍流 MRI 驱动发电机。这证实了我们之前的大部分不可压缩结果（一旦按密度重新标定）。MRI 还产生了一个非主导的赤道偶极场，约占平均磁场强度的 4.3%。有趣的是，在存在密度梯度的情况下，大尺度的轴对称磁场随时间振荡，这可以被描述为一个平均场 发电机。浮力抑制了赤道面的湍流，但在现实的高热扩散条件下，其总体影响相对较弱。我们的结果支持 MRI 产生类磁星大尺度磁场的能力。此外，它们预测了原中子星中存在一个 发电机，这对于模拟核塌缩超新星中的原位磁场放大可能很重要。[节略]
引用
@article{arxiv.2111.02148,
title = {MRI-driven $\alpha-\Omega$ dynamos in protoneutron stars},
author = {Alexis Reboul-Salze and Jérôme Guilet and Raphaël Raynaud and Matteo Bugli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.02148},
year = {2022}
}
备注
Accepted for publication in A&A, 25 pages, 20 figures