磁星脉冲射电辐射的起源

观测到六颗磁星持续的射电脉冲信号，其特征与普通脉冲星有所不同。本文指出，射电辐射产生于靠近磁极的闭合扭曲磁束中，该磁束延伸至磁星之外超过100公里。扭曲磁束中的电子-正电子流必须携带电流，同时受磁星辐射场的强烈 drag 作用。这种组合迫使等离子体进入一种“辐射锁定”状态，维持持续的双流不稳定性，从而产生射电辐射。我们使用 novel 的第一性原理模拟演示了该机制，通过求解相对论 Vlasov 方程并采用间断 Galerkin 方法跟踪等离子体行为。首先采用一维模拟展示了辐射 drag 如何诱发双流不稳定性，维持湍流电场。当扩展到二维时，系统产生电磁波，包括能够穿透磁层的超光速模式。我们测量其频率和辐射功率，并将局部模拟结果纳入全局磁层模型。该模型解释了观测到磁星射电辐射的关键特征：在 X 射线外爆后出现、宽脉冲轮廓、luminosity $\sim 10^{30}{\rm{erg/s}}$，以及频率范围可达 $\sim 100\, \mathrm{GHz}$。