连接条纹风的脉冲星无力场磁层：时间依赖伪谱模拟

脉冲星活动及其相关辐射机制通常通过引入磁层内部发生的某些等离子体过程来解释。尽管已有许多详细的局部研究，但这些中子星周围的全局电动力学描述仍很不充分。为了更好地理解这些致密天体，需要深入且准确地了解它们在磁层内的直接电磁环境及其与相对论性脉冲星风的联系。本工作旨在针对不同的自转周期和任意倾角，给出近稳态无力场脉冲星磁层及其与条纹风之间联系的精确解。为此，在无力场近似下，利用电磁场的矢量球谐展开，求解了球面几何中的时间依赖 Maxwell 方程组。通过投影方法实现了对磁场部分无散度的精确解析约束。我们特别关注设计一种算法，使其能够在具有物理真实的恒星半径 $R_*$ 与光柱半径 $\rlight$ 比值下深入探测磁层。我们用几个解析解检验了我们的代码，如 Deutsch 真空旋转子解和 Michel 单极场。我们还得到了与磁偶极辐射公式可比且与以往类似工作一致的能量损失。最后，对于任意倾角，我们给出了系统总电荷的表达式。除垂直旋转子外，该电荷均不为零。这是由于通常被忽略的、位于中子星中心的点电荷所致。除了接近正交旋转子的构型外，这种带有巨大电荷的解是否能在现实中存在是值得怀疑的。分布于星壳上的电荷并非通常假设的那样是一个可调参数。