天体物理外流的磁加速与准直

对来自磁化并旋转的天体物理物体的冷等离子体的轴对称三维磁流体动力学外流进行了数值模拟，旨在研究外流的磁离心加速及其最终的准直。忽略了重力和热压，同时使用分裂单极子来描述初始磁场构型。研究发现，最终的稳态关键取决于单一参数alpha，该参数表示阿尔文距离处的共转速度与沿初始单极状磁场线的初始流速之比。对相对论性和非相对论性外流使用了多种角速度律。流的加速在赤道面最为有效，终端流速与alpha呈线性关系。在非相对论性高效磁转子中发现了显著的流准直，对应于alpha值相对大于1的情况，而在alpha值小于约1的低效磁转子中则发生非常弱的准直。围绕旋转轴和磁轴的部分流被圆柱形准直，而其余部分则获得径向渐近行为。射流的横向半径与alpha成反比，而射流中的密度随alpha线性增长。对于alpha大于约5的情况，射流中流速的幅度在所有地方都保持在快磁流体波速度以下。在相对论性外流中，对于射电脉冲星的典型参数，在超音速区域未发现准直。以上所有结果验证了关于磁转子外流磁加速和准直的一般理论研究的主要结论，并将先前的数值模拟扩展到大的恒星距离。