蟹状星云的三维磁流体动力学模拟

本文详细报告了针对蟹状星云参数最适宜的首次脉冲星风云 (PWN) 三维相对论磁流体动力学 (MHD) 模拟。为了阐明三维模型特有的新特征，我们也进行了参考性的二维模拟。与之前的二维模拟相比，我们考虑了磁化强度高得多的脉冲星风（高达 \sigma=3），并更准确地计及了这些风条纹区中预期的磁耗散。虽然三维模型保留了激波后流分为赤道分量和极区分量的特征，但它们的相对强度和重要性有所不同。高度磁化的二维模型产生了高度相干且准直良好的极区喷流，能够有效“钻穿”超新星壳层；而在相应的三维模型中，喷流被扭曲模电流驱动不稳定性破坏，并在传播数个激波半径后“消散”到 PWN 主体中。我们的结果表明，与基于一维解析和半解析模型的预期相反，我们采用高度磁化脉冲星风的数值解仍然产生了半径与观测推断值相当的终止激波。我们展示了由三维模拟构建的偏振同步辐射图，表明利用三维 MHD 模型可以很好地复现 Hubble 和 Chandra 观测到的丰富形态特征。