中子星壳层中霍尔平衡的稳定性

在中子星的固态壳层中，载流电子对磁场的平流（一种被称为霍尔漂移的效应）应起着非常重要的作用，因为离子基本上保持固定（只要固体不破裂）。尽管霍尔漂移保持磁场能量守恒，但有人认为它可能驱动湍流级联到欧姆耗散变得有效的尺度，从而允许在具有极强磁场的天体中实现更快的衰减。另一方面，人们发现存在“霍尔平衡”，即不受霍尔漂移影响的磁场位形。在此，我们通过霍尔漂移和欧姆扩散的轴对称（二维）数值模拟，在均匀电子密度和电导率的简化假设下，探讨这些平衡的稳定性这一关键问题。我们证明了一个纯极向平衡的二维稳定性，对于该平衡，欧姆耗散使磁场通过相邻的稳定位形向一个吸引子态演化，并在其周围发生阻尼振荡。对于该磁场，衰减以欧姆时间尺度进行。我们还研究了一个不稳定平衡的情况，该平衡由被限制在壳层内的极向和环向磁场分量组成。该磁场演化为一个稳定位形，并经历叠加在向吸引子缓慢演化之上的阻尼振荡，与纯极向情况类似。