电子 MHD 中的电阻撕裂不稳定性：在中子星壳层中的应用

我们研究了一种在电子 MHD（Electron-MHD）极限下通过霍尔漂移和欧姆耗散的联合效应演化的系统中发展的电阻撕裂不稳定性。我们首先在线性情况下探索了不稳定性的指数增长，并找到了增长最快的模式、相应的本征值和色散关系。不稳定性增长率按 $\gamma \propto B^{2/3} \sigma^{-1/3}$ 标度，其中 $B$ 是磁场，$\sigma$ 是电导率。我们通过模拟从霍尔平衡态开始并叠加了一些扰动的系统，在磁场极性反转的平面平行位形中，确认了电阻撕裂不稳定性在完全非线性情况下的发展。在经历了一个磁场发生微小重排的瞬态阶段后，扰动呈指数增长。一旦不稳定性充分发展，磁场会形成特征性的磁岛和 X 型重联点，在这些点上欧姆衰变得到增强。我们讨论了这种不稳定性对中子星壳层局部磁场演化的影响，提出它可以对星体表面附近的加热做出贡献，正如磁星（magnetar）爆发后冷却模型所暗示的那样。特别是，我们发现一个几米厚、仅覆盖总表面积 $1\%$ 的电流片可以在几天内提供 $10^{42}~$erg 的热能。我们简要讨论了这种不稳定性在其他存在霍尔效应的系统中的应用，例如原行星盘和空间等离子体。