非正压恒星中磁场的稳定性：一种解析处理

已知主序星上部、白矮星和中子星中的磁场持续时间与其寿命相当。从理论角度来看，这是一个问题，因为可以证明简单的磁场构型总是不稳定的。在非正压恒星中，稳定分层允许比正压恒星更广泛的磁场结构，并通过使径向位移更难发生来帮助稳定磁场。Braithwaite 及其合作者最近的模拟表明，在稳定分层的恒星中，随机初始磁场会演化为几乎轴对称的构型，同时具有极向和环向分量，随后在一段时间内保持稳定。对此类磁场的稳定性进行解析研究是可取的。我们在非正压静态流体恒星中，写出了具有可调强度的极向和环向分量的轴对称磁场的一种合理平衡结构的显式表达式，并利用能量原理研究其稳定性。我们构建了一个位移场，该场应是环向磁场最不稳定模式的合理近似，并证实了 Braithwaite 的结果：给定的环向磁场可以通过能量远小于前者的极向磁场来稳定。这与环向磁场是驱动磁星活动主要能量储备的推测一致。由隐藏环向磁场引起的中子星形变也可能导致引力波发射。