关于正压恒星中的磁平衡

已知上主序星、白矮星和中子星拥有稳定的大尺度磁场。数值研究已证实，在非正压、稳定分层的恒星中可以存在稳定的磁流体动力学（MHD）平衡。另一方面，尽管现有证据表明正压恒星中的所有平衡可能都是不稳定的，但尚不清楚其中是否存在稳定平衡。本研究旨在构建正压平衡以研究其性质，作为检验其稳定性的第一步。我们假设恒星是一种完美导电、轴对称的流体，允许磁场同时具有极向和环向分量。此外，我们做出了一个在天体物理上合理的假设，即磁力对流体结构的影响可忽略不计，在这种情况下，平衡由 Grad-Shafranov 方程控制，该方程涉及极向磁通量的两个任意函数。我们编写了一个数值程序来求解该方程，允许对这些函数进行任意设定。通过为这些函数选择特别简单但在物理上合理的形式，并引入一对可调参数，我们发现所有平衡态中储存在环向分量中的磁能仅占很小一部分（$\lesssim 10\%{}$），这证实了先前的结果。我们建立了一个解析模型，以便更详细地研究磁能在整个参数范围内的行为。该模型证实，在整个参数范围内，环向能量占比以及环向磁通与极向磁通之比都存在上限。