致密星磁爆驱动的双组分外流的狭义相对论磁流体动力学模拟

通过狭义相对论磁流体动力学模拟，研究了致密星表面磁爆驱动外流的非线性动力学。我们采用一个嵌入静水力学等离子体中的球形恒星天体作为初始平衡态，该等离子体具有密度 $\rho(r) \propto r^{- \alpha}$ 并贯穿有偶极磁场。在致密星表面注入磁能打破了平衡，并触发了双组分外流。在早期演化阶段，恒星表面周围的磁压迅速增加，引发磁驱动外流。随后激发了一个强前向激波驱动外流。磁驱动外流的膨胀速度由恒星表面的阿尔文速度表征，并遵循简单的标度关系 $v_{\rm mag} \propto {v_{\rm A}}^{1/2}$。当初始密度轮廓随半径急剧下降时，强激波在磁驱动分量前方自相似地加速到相对论速度。我们发现它根据自相似关系 $\Gamma_{\rm sh} \propto r_{\rm sh}$ 演化，其中 $\Gamma_{\rm sh}$ 是在激波表面 $r_{\rm sh}$ 处测量的等离子体洛伦兹因子。纯流体动力学过程可能是激波驱动外流加速机制的原因。我们的双组分外流模型是磁爆的自然结果，可以更好地理解各种磁化致密星上的磁活动现象。