Effects of large-scale non-axisymmetric perturbations in the mean-field solar dynamo
本文研究了非线性非轴对称平均场太阳发电机模型对非轴对称扰动的响应。经过一段松弛期后，非轴对称场的振幅取决于初始条件、螺旋度守恒和扰动深度。据发现，锚定在r= 0.9 R的扰动有一个深刻的影响发电机过程，产生一个瞬态磁循环的轴对称磁场，如果它是在增长阶段的周期启动。相对于赤道扰动的不对称导致磁活动的半球不对称。轴对称场和非轴对称场的演化取决于湍流磁雷诺数R_m。在R_m=10^{4-6}的范围内，演化在下一个周期回到正常过程，在此过程中，由于非线性α效应和磁浮力，产生了非轴对称场。在稳态下，大尺度磁场呈现出“主动振荡”现象，大尺度磁场取向呈180度周期性“翻转”变化。翻转效应是从太阳和恒星磁周期的观测中得知的。然而，这种影响消失的模式，其中包括纬向环流型所确定的日震。非轴对称场分量的旋转速率在弛豫期间变化，并且携带关于发电机过程的重要信息。
2015-07-28 astro-ph.SR
Oscillations of relativistic axisymmetric tori and implications for modelling kHz-QPOs in neutron-star X-ray binaries
我们进行了一个整体的线性微扰分析，并研究了相对论性的，非自引力环面围绕中子星在慢旋转极限近似下的振荡性质。推广在Schwarzschild和Kerr背景下所做的工作，我们考虑Hartle-Thorne时空中垂直积分环面的轴对称振荡。平衡模型是通过选择一些不同的非开普勒分布的特定角动量，允许光盘大小$L \sim 0.5 - 600$引力半径。我们的结果，得到解决后的整体特征值问题计算的轴对称$p$模式，表明这种振荡模式可以解释大多数观察到的较低（$ν_L$）和较高（$ν_U$）的高频率准周期振荡的Sco X-1，和一些Z源和环礁源与$ν_L\ gtrsim 500$ Hz。然而，当$ν_L \lesssim 500$ Hz，$p$ -模振荡不能解释在中子星低质量X射线双星中观测到的上下高频准周期振荡之间的线性关系$ν_U = A ν_L + B$，$B \neq 0$。
2011-09-19 astro-ph.SR gr-qc
Magnetic Helicity of Self-Similar Axisymmetric Force-free Fields
在本文中，我们继续我们的理论研究，解决什么是磁螺旋度积累在太阳日冕的可能后果。我们以前的研究表明，日冕物质抛射（CMEs）是日冕演化的自然产物，是磁螺旋度积累的结果，而磁螺旋度积累也是表面过程（如通量出现）触发CMEs的原因。在这里，我们使用相同的数学方法来研究轴对称幂律无力场的磁螺旋度，但专注于一个家庭的表面磁通分布定义的自相似无力场。轴对称自相似无力场的半解析解使我们能够讨论具有大量累积磁螺旋度的无力场的性质。我们的研究表明，可能有一个绝对的上限上的所有双极轴对称无力场的总磁螺旋度。随着累积磁螺旋度的增加，无力场趋于完全开放，在电流片层周围出现类帕克螺旋结构，这是行星际空间磁螺旋度的证据。在具有相同边界磁通分布的轴对称无力场中，自相似场的总磁螺旋度最大。这可能给出了一个物理原因，为什么自相似场经常被发现在天体，其中磁螺旋度积累大概也发生。
2012-06-12 astro-ph.SR
Axisymmetric magneto-plastic evolution of neutron-star crusts
中子星壳中的磁场演化是由霍尔效应和欧姆耗散驱动的，只要壳足够强以吸收磁场施加的麦克斯韦应力，从而使动量方程变得多余。然而，对于最强的中子星场，应力会累积到地壳破裂的程度，在这一点上，标准的演化方程不再有效。在这里，我们研究的演变磁场的地壳和超越地壳故障，从那里开始的地壳塑性流动。我们执行全球轴对称的演变，探索不同类型的故障影响有限区域的地壳。我们发现，即使在低塑性粘度的情况下，塑性流动也不会简单地抑制霍尔效应，而是导致非平凡的演变-在某些情况下甚至反应过度并增强霍尔效应的影响。它的影响在环向场中更为突出，而在极向场上的差异则不那么显著。我们认为，磁星爆发的性质和它们的自旋下降演化将受到塑性流动的影响，因此，对这些现象的观测可能有助于限制地壳破裂的方式。
2021-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
The freedom to choose neutron star magnetic field equilibria
我们从大量强磁化中子星的观测中解释和收集有用信息的能力，很大程度上取决于我们对磁场平衡的理论理解。我们回答以下问题：是一个自由的任意规定磁平衡，使流体自由度可以平衡方程？我们研究这个问题的各种模型的中子星的问题，从最简单的单流体正压更现实的非正压多流体模型与超流/超导组件，介子和熵。对于轴对称和非轴对称平衡，以及牛顿引力和广义相对论，我们都这样做。我们表明，在轴对称，最现实的模型允许完全自由选择一个磁场平衡，而非轴对称平衡是从来没有完全任意的。
2016-11-02 astro-ph.SR
Toroidal Magnetic Flux Budget in Mean-Field Dynamo Model of Solar Cycles 23 and 24
本研究针对第23和24太阳周的三维平均场发电机模型，分析其轴对称部分的环向磁通量收支，揭示了各因素对环向场产生的贡献及三维模型相对二维模型的通量产生速率差异。
2023-11-08 astro-ph.SR
Numerical Simulations of Torsional Alfvén Waves in Axisymmetric Solar Magnetic Flux Tubes
我们数值研究了阿尔文波沿轴对称和非等温太阳通量管嵌入太阳大气中传播。管磁场是无电流的，并且随高度发散，并且波由沿着管磁场线的周期性驱动器激发。主要结果是，两个波变量，速度和磁场扰动的方位角方向，表现不同的结果沿管的物理参数的梯度。为了解释这些差异的波的行为，时间演化的波变量和由此产生的截止周期为每个波变量的计算，并用于确定在太阳色球层中的区域，强烈的波反射可能发生。
2017-01-17 astro-ph.SR
On the Stability of a General Magnetic Field Topology in Stellar Radiative Zones
本文简要介绍了恒星古磁场的形成以及在特定的磁场结构下可能出现的不稳定性。特别地，如Tayler（1973）、Markey & Tayler（1973）和Tayler（1980）最初研究的，对于极向、环向和混合极向-环向轴对称磁场位形，可以发生纯磁不稳定性。然而，在大质量恒星表面观测到的大多数磁场配置都是非轴对称的。因此，扩展早期研究的轴对称泰勒不稳定性的球形几何（Goossens，1980），我们介绍了一个制定的全球变化的势能包含在一个对流稳定的区域给定的任意拉格朗日扰动，它允许包括轴对称和非轴对称磁场。有了这个工具在手，一个路径示出了更一般的稳定性准则可以建立。
2016-10-27 astro-ph.SR
Resonant Absorption of Axisymmetric Modes in Twisted Magnetic Flux Tubes
最近的研究表明，磁扭曲和轴对称磁流体模在太阳大气中普遍存在，因此，研究这些模的共振吸收对太阳大气中磁通量管的加热和观测到的阻尼具有重要意义，已成为一个紧迫的问题。本文首次计算了弱扭转磁通量管内轴对称磁流体动力学波的阻尼率。我们的目的是调查这些模式的太阳大气条件下的共振阻尼的影响。本文的分析研究是基于一个理想化的配置直磁通量管与弱磁扭曲的内部以及外部的管。利用\cite{Sakurai:1991aa}导出的守恒律和最近由\cite{Giagkiozis:2015apj}得到的弱扭曲通量管的解析解，我们导出了Alfvén连续谱中共振阻尼轴对称模的色散关系.我们还得到了一个有见地的解析表达式的阻尼率在长波长的限制。此外，它表明，纵向磁场和密度，这是允许连续变化的非均匀层，对阻尼时间有显着的影响。考虑到太阳大气的条件，共振阻尼轴对称模式很可能是普遍存在的，并在能量耗散中发挥重要作用。我们还认为，鉴于这些波的性质，它们很可能已经以阿尔文波的形式被观察到。
2017-06-29 astro-ph.SR
Three-dimensional abundance distributions in ApBp star atmospheres: non-axisymmetric magnetic geometry
在过去，磁性ApBp星大气的数值模型只处理中心偶极磁场的几何形状。这些模型包括原子扩散，根据局部磁场强度和相对于表面法线的方向对金属的丰度进行分层。然而，大多数观测良好的恒星的磁随旋转相位的变化表明，这种假设过于简单。在这项工作中，我们首次建立了一个三维（3D）模型与丰度分层所产生的原子扩散的16种金属，采用非轴对称的磁场几何形状的灵感来自一个真正的ApBp星的配置。我们发现，化学元素在所有三个维度上都以复杂的模式分布，远离简单的环，这些环被认为是假设完美中心偶极磁性几何结构的计算中的主要丰度结构
2017-02-27 astro-ph.SR
A viable non-axisymmetric non-force-free field to represent solar active regions
结合分析计算和矢量磁图数据，开发了一个非轴对称的非无力磁场，并评估其在描述太阳活动区的可行性。为此，我们构建了一个局部球壳的平面表面，切向的内球，代表了一个积极的区域的笛卡尔切口。然后将表面上定义的磁场与磁图关联。分析发现，非轴对称的非无力磁场，通过两个线性无力场的叠加，得到合理的相关性以及与磁图。
2016-11-18 astro-ph.SR
Non-axisymmetric oscillations of stratified coronal magnetic loops with elliptical cross-sections
本文研究了密度沿磁管方向变化的椭圆截面直磁管的非轴对称振动。导出了薄壁管近似下弯折和开槽模式的控制方程。我们发现有两种扭结模式，沿着椭圆形横截面的大轴和小轴极化。我们已经证明，第一泛音和基波的频率比是相同的两个扭结模式和独立的椭圆轴的比例。在此基础上，我们得出结论，大气尺度高度的估计使用的基波和第一泛音的日冕环扭结振荡的同时观测是独立的环横截面的椭圆率。
2010-11-10 astro-ph.SR
Non-axisymmetric instabilities of neutron star with toroidal magnetic fields
本文的目的是阐明具有强环向磁场的中子星在非轴对称扰动下的稳定性。其动机来自于这样一个事实，即$\sim 10^{15}$ G的超磁化中子星、磁星和在磁驱动超新星之后诞生的磁化原中子星很可能具有如此强的环形磁场。长期，三维广义相对论磁流体动力学模拟进行，准备等熵中子星与环形磁场在平衡作为初始条件。为了探索旋转对稳定性的影响，对非旋转和刚性旋转模型进行了模拟。我们发现出现的帕克和/或泰勒不稳定性的非旋转和旋转模型。对于非旋转和旋转模型，帕克不稳定性是局部线性扰动分析预测的主要不稳定性。在旋转模型中也出现了交换不稳定性。结果表明，快速旋转不足以抑制Parker不稳定性，这一发现不符合摄动分析。其原因是，刚性和快速旋转的恒星是边缘稳定的，因此，在恒星脉动的存在下，旋转轮廓变形，不稳定的区域与负梯度的角动量轮廓的发展。在不稳定性开始之后，湍流被激发。与轴对称情况相反，在湍流发展之后，磁场从未达到平衡态。这一结论表明，三维模拟是不可缺少的探索磁星的形成或磁星的突出活动，如巨大的耀斑。
2011-04-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Detecting axisymmetric magnetic fields using gravity modes in intermediate-mass stars
内容：恒星内部的角动量（AM）输运模型需要改进，以解释强烈的提取AM从恒星的核心，观察与asteroseismology。内部磁场是AM传输的一个经常被提及的介质，尽管它们的性质、观测特征和对恒星演化的影响在很大程度上是未知的。目的：我们研究如何化石，轴对称的内部磁场的影响周期间隔模式的偶极重力模式振荡的主序星质量为1.3，2.0和3.0 M $_\odot$。我们评估的脉动模式频率偏移的幅度的基本恒星参数的影响。研究方法：我们计算偶极重力模式的频率变化，由于化石，轴对称极-环形内部磁场的网格的恒星演化模型，不同的恒星基本参数。刚性旋转考虑使用传统的近似旋转和磁场的影响计算使用微扰的方法。结果如下：我们发现了在末龄主序星中偶极重力模式振荡的磁性特征，这些特征在近核场强大于$10^{5}$ G时是可测量的。预测的签名明显不同于那些由于旋转。结论：我们的形式主义表明，未来的强大的化石，轴对称的内部磁场在重力模式蒸发器附近的核心，从开普勒测光氢燃烧结束检测和表征的潜力，如果这样的领域存在。
2020-05-05 astro-ph.SR
Does nonaxisymmetric dynamo operate in the Sun?
我们探讨的随机非轴对称扰动的动力学螺旋（$α$效应）和扩散衰减的双极磁区的大规模非轴对称磁场在太阳上的产生和演变的影响。使用一个简化的二维非线性平均场发电机模型，并假设双极区出现由于磁浮力原位的大规模发电机行动，我们表明，波动的$α$效应可以保持非轴对称磁场通过太阳型$α^{2}Ω$发电机过程。研究发现，双极活动区的扩散衰变可能是太阳上观测到的非轴对称磁场的主要来源。我们的结果表明，具有$α$效应随机扰动的非轴对称发电机模型可以解释极高活动时期（“超周期”事件）以及磁活动深度下降时期。我们比较了过去四个活动周期的太阳磁场的天气观测模型，并讨论了我们的结果解释恒星磁活动观测的影响。
2018-10-14 astro-ph.SR
Diverging and Converging Flows around Sunspot Structures in Rotating and Non-Rotating Axisymmetric MHD Simulations
我们目前的结果建模太阳孔和太阳黑子使用二维轴对称磁流体动力学（MHD）模拟。这些模型有助于理解太阳黑子中磁场集中的机制，以及与之相关的大尺度流态。模拟提供了一致的，自我维持的，虽然不是完全现实的，集中的磁场模型附近的太阳表面。在本文中，我们探讨在何种条件下，相关的流动是收敛或发散的表面附近。我们发现，在大多数情况下，其中一个稳定的，孔状浓度的磁场的形式，一个配置与收敛的发散流建立。
2010-06-21 astro-ph.SR
Non-axisymmetric low frequency oscillations of rotating and magnetized neutron stars
我们研究非轴对称的低频模式的旋转和磁化的中子星，假设该星是由一个偶极子磁场，其强度在恒星表面，$B_0$，小于$\sim 10^{12}$ G，其磁轴是与旋转轴对齐。对于模态分析，我们使用一个中子星模型组成的流体海洋，一个固体地壳，和一个流体的核心，在这里我们把核心作为非磁性假设磁压力是远远小于气体压力的核心。在这里，我们感兴趣的低频模式的旋转和磁化的中子星的振荡频率类似的低球谐度和低径向阶的环形地壳模式。对于磁场为$B_0\sim 10^7$ G的情况，我们发现海洋中的阿尔文波具有与环形地壳模式相似的频率，并且我们发现在这种磁场强度下，海洋中没有局限的$r$ -模式。我们计算了环形地壳模、在壳核界面处达到峰值的界面模、核惯性模和$r$模，发现这些模对强度为$B_0\ltsim10^{12}$ G的磁场不敏感。我们发现的核心$l^\prime=|m|$ $r$ -模式的位移矢量有很大的振幅在旋转轴周围的恒星表面，即使在存在表面磁场$B_0\sim10^{10}$ G，其中$l^\prime$和$m$是球谐度和方位波数的$r$ -模式，分别。我们认为，吸积驱动的X射线毫秒双星的毫秒X射线变化可以作为一个探针到核心$r$模式不稳定的引力波辐射。
2009-11-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Non-axisymmetric component of the photospheric magnetic field
根据基特峰国家太阳观测站的数据（1976 - 2016年期间的天气图），研究了光球磁场分布的纵向不对称性。使用磁场的矢量求和的方法，其允许减少在整个经度间隔上均匀分布的随机分量的影响，并且强调场的稳定的非轴对称分量。分别考虑了强（B > 50 G）、弱（B < 5 G）和中（50 > B > 5 G）三种场强的磁场分布。它表明，纵向不对称性的变化与11年周期的太阳活动的相位为所有群体的领域。强磁场和中磁场的不对称性随磁场的磁通量同相变化，而弱磁场的不对称性与弱磁场的磁通量反相变化。强、中磁场在经度上的分布形状相似：上升期-太阳活动周最大值分布在经度~180°处，下降期-最小值分布在经度~360°处。弱场则表现出相反的情况：它们的分布的最大值总是在经度上观察到，而强场和中场则表现出最小值。
2019-04-05 astro-ph.SR
The magnetic helicity density patterns from non-axisymmetric solar dynamo
在本文中，我们研究的螺旋度密度图案，这可能会导致从新兴的双极区。利用相应的发电机模型和磁螺旋度守恒定律，我们发现双极区周围的螺旋度密度分布依赖于周围大尺度磁场的位形，一般呈现四极分布。该图案相对于赤道的位置可以取决于双极区域的倾斜。计算了螺旋度密度演化的时纬图。双极区的纵向平均效应显示每个半球的密度分布有两个符号带。类似的螺旋度密度模式提供了从新兴的双极区的螺旋度密度通量进行表面差异旋转。考察了双极区螺旋度通量对大尺度发电机的影响，发现它对发电机饱和的影响可以忽略不计。
2020-12-09 astro-ph.SR
Variations in the axisymmetric transport of magnetic elements on the Sun: 1996-2010
我们测量的轴对称运输的磁通量在太阳上的交叉相关的窄条的数据从线的视线磁测图获得在96分钟的节奏由MDI仪器上的欧空局/美国宇航局SOHO航天器，然后平均的流量测量在每个会合旋转的太阳。我们的测量结果表明，轴对称流在太阳活动周期中有系统地变化。微分旋转在最大值处比在最小值处弱。在最小值时，回旋流更快，在最大值时更慢。接近周期23/24最小值时的反流流速明显快于周期22/23最小值。平均纬度分布大体上是一个简单的正弦曲线，延伸到两极，在大约$35\degr$纬度处达到峰值。随着太阳活动周期的推进，太阳黑子带的流入模式逐渐形成，并与太阳黑子带同步向赤道方向移动。这些流入伴随着扭转振荡。这种关联与科里奥利力作用于流入的影响是一致的。与这些流入相关联的赤道运动被确定为在周期最大值处净极向流减少的来源。我们还发现极地逆环流（高纬度地区的向赤道流动）在1996年至2000年在南部和2002年至2010年在北部。我们表明，这些测量的流量不受超颗粒化所产生的非轴对称扩散运动。
2011-03-29 astro-ph.SR
Confinement of the Solar Tachocline by a Non-Axisymmetric Dynamo
本研究通过三维数值模拟分析太阳发电机磁场强度对差旋层限制的影响，发现非轴对称旋转场分量在强场下可实现差旋层限制，揭示了快速磁场限制的新机制。
2024-01-08 astro-ph.SR
Period spacings of gravity modes in rapidly rotating magnetic stars I. Axisymmetric fossil field with poloidal and toroidal components
上下文恒星磁场是解释恒星内部模型中观测到的角动量输运缺失的一个候选者。然而，内部磁场的性质及其存在对恒星演化的影响在很大程度上是未知的。目标。我们研究了轴对称内部磁场对快速旋转恒星重力模式频率的影响，以检验重力模式是否可以用来探测和探测这样的磁场。方法.考虑到旋转使用传统的近似旋转和磁场的影响计算使用微扰的方法。作为一个概念的证明，我们计算频率的变化，由于混合（即与极向和环向分量）化石磁场的一个代表性模型的一个已知的磁性，快速旋转，缓慢脉动的B型恒星，即HD 43317。结果我们发现由磁场引起的频移与其振幅的平方成正比。一个磁场的近核心强度为150千克（这是一致的，观察到的表面场强度为1千克）导致的签名，可检测的周期间隔为高径向阶重力模式。结论.预测的频率变化可以用来约束内部磁场，并提供了一个重要的一步，在我们的解释观察到的结构的引力模式周期间隔模式在快速旋转的恒星的潜力。
2019-06-04 astro-ph.SR
Large-scale Model of the Axisymmetric Dynamo with Feedback Effects
本文提出了一种发电机模型，该模型是在先前介绍的运动学模型的基础上建立的，其中包括了磁场通过洛伦兹力对质量流的反应。给定对应于无磁场情况的基本质量流，并假设由于洛伦兹力引起的该基本质量流的改变可以被视为扰动，可以得到大尺度磁场动力学的完整模型。所需的输入包括在大规模的纬向和纬向流，小规模的磁扩散率，和一个常数参数进入的$α$效果的表达式。当应用于类太阳恒星时，该模型显示了磁场的真实动态，包括周期持续时间，具有正确奇偶性的一致场幅度，向赤道的纬向磁场的进展，以及在高纬度向径向场的两极运动。此外，径向和纬向分量显示出正确的相位关系，并且在地面水平上，磁螺旋度在北半球主要是负的，在南半球主要是正的。
2018-11-02 astro-ph.SR
Evolution of Magnetic Helicity in Solar Cycle 24
我们提出了一种新的方法来重建太阳或类太阳恒星的表面磁螺旋度密度。通过将矢量磁场测量值分解为环向分量和极向分量来确定磁矢量势。使用非轴对称发电机模型的数据验证了该方法。利用太阳动力学天文台（SDO）日震和磁成像仪（HMI）的矢量场天气图，研究了第24太阳周期间磁螺旋度密度的演变。发现太阳非轴对称磁场的平均螺旋度密度的演化方式与目前太阳活动区螺旋度密度的演化方式相似。它在北半球主要是负号，在南半球是正负号。此外，非轴对称磁场的半球螺旋度规则在第24周结束时显示出符号反转。大尺度轴对称磁场的磁螺旋度密度的演化与发电机理论所预期的不同。一方面，在第24周开始时，磁螺旋度密度的大小尺度分量的平均值表现为符号相反的半球螺旋度规则;然而，在周期的后期，两个螺旋度显示出与理论预期相反的相同符号。
2019-05-02 astro-ph.SR
Nonlinear regimes in mean-field full-sphere dynamo
利用平均场发电机模型研究了一颗质量为0.3 $M_{\odot}$、自转周期为10天的完全对流恒星的非线性发电机区。对于湍流磁Prandl数参数$Pm_{T}=3$的中间值，我们发现了周期约为40年的振荡发电机区。较高的$Pm_{T}$导致较长的发电机周期。如果大尺度流动是固定的，我们发现发电机从轴对称过渡到非轴对称的区域的超临界参数的$α$效果。由于非轴对称非线性$α$效应，发电机状态发生变化。这种情况仍然存在于完全非线性发电机模型的磁反馈的角动量平衡和热输运的恒星。研究发现，大尺度磁场淬灭了恒星本体的纬向剪切。然而，强烈的径向剪切作用在恒星的次表层。在非线性的情况下，恒星内部的角速度的轮廓变得接近球面。这支持了轴对称磁场发电机波向赤道方向的迁移。结果表明，该恒星的磁位形以规则的非轴对称模式m=1为主，在极区形成强（>500 G）极向磁场的阴阳磁极性图案.
2016-09-15 astro-ph.SR
3D simulations of rising magnetic flux tubes in a compressible rotating interior: The effect of magnetic tension
背景：太阳活动周期的长期变化对理论模型来说是一个具有挑战性的约束。考虑非瞬时上升通量管的平均场巴布科克-莱顿发电机已被证明在其磁周期中表现出长期的变化性。然而，仍然缺少一个根据恒星参数参数化非轴对称磁通量管上升时间的关系。目的：我们的目标是找到一个一般的参数化上升时间的磁通量管太阳类恒星。研究方法：通过考虑磁张力对非轴对称磁通管上升的影响，我们预测了一个控制参数$Γ_{α_1}^{α_2}$的存在。该参数是作用在磁通量管上的旋转效应和磁效应（浮力和张力）之间的平衡的量度。我们进行了两个系列的数值实验（一个轴对称上升和非轴对称上升），并证明$Γ_{α_1}^{α_2}$确实控制上升时间的磁通量管。结果如下：我们发现上升时间遵循$Γ_{α_1}^{α_2}$的幂律，其指数取决于磁通量环的方位波数。结论：可压缩性不影响磁通量管的上升，而非轴对称性影响。在非轴对称上升的情况下，张力改变了作用在磁通量管上的力平衡。我们确定了预测磁通量管上升时间所需的三个独立参数，即恒星自转速率、磁通量管的磁通量密度及其方位波数。我们将这些结合成一个单一的关系，适用于任何太阳系恒星。我们建议用这个广义关系来约束Babcock-Leighton发电机模型中磁通量管的上升时间。
2017-07-21 astro-ph.SR
Axisymmetric force-free magnetosphere of a pulsar. I. The structure close to the magnetic axis
对脉冲星静止轴对称无力磁层进行了解析研究。脉冲星方程在磁轴附近区域求解。从轴向区域电流函数的线性化出发，我们发现轴向磁通量函数在中子星上方的任何高度都是有效的。这个函数被用来作为一个起始近似开发系列的非线性脉冲星方程在极地地区。考虑到脉冲星磁通量在无穷远处的准单极特性，我们得到了磁通量和电流函数的唯一渐近级数。在无穷远处，这两个函数都很接近，但不等同于已知的无力粒子的情况。发现极隙顶部的通量函数与中子星表面的偶极通量函数不同。结果表明，闭合中子星表面脉冲星电路的横向电流片与全球磁层结构一致，小极角下的粒子流可以排除，稳态级联的情况是可以接受的.本文件是第一步，对完整的分析描述的脉冲星力自由磁层允许等离子体产生的差距和脉冲星电流电路闭合。
2012-08-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Axisymmetric Scattering of p Modes by Thin Magnetic Tubes
我们研究了嵌入在重力分层大气中的薄磁纤维对声波p模的散射。散射是通过磁管上的慢香肠波的激发介导的，并且仅考虑波场的二阶分量的散射。由于这种管波不受声腔限制，并且可以沿着从声波场中移除能量的场线自由传播，因此原纤维振荡的激发是声波吸收以及散射的来源。我们计算所实现的模式混合以及吸收系数和相移。我们发现，对于薄管的模式混合是弱的，吸收系数是小的，是一个平滑的函数的频率在物理相关的频带内观察到的频率。在以前的非分层管的研究中看到的突出的吸收共振是不存在的。尽管吸收相对较小，但引起的相移可以惊人地大，对于f模式达到高达15度的值。此外，相移可以是正的或负的，这取决于入射模式阶数和频率。
2011-11-18 astro-ph.SR
Magnetized Neutron Star
我们的主要目标是利用LORENE软件包\footnote{http://www.lorene.obspm.fr}中的完全广义$-$相对论方法研究磁化中子星。这里我们采用了一种依赖于重子密度的非均匀磁场分布。这个轮廓已经在许多以前的作品中使用，似乎是一个很好的选择，以探索这些对象的内部磁场的最大影响。同样重要的是，这里讨论的磁场是极向和轴对称的。初步结果表明，被赋予强磁场的恒星会发生形变，质量有所增加。
2015-04-09 astro-ph.SR
Hydrodynamics of rapidly rotating superfluid neutron stars with mutual friction
我们研究了超流中子星的时间演化，着重于振荡谱的性质、相互摩擦力对振荡的影响以及脉冲星毛刺的流体动力学自旋上升相。我们线性化的牛顿双流体模型的快速旋转的背景下的动力学方程。在轴对称平衡构型中，两个流体组分共转并且处于β平衡。我们使用分析状态方程生成分层和非分层恒星模型，这使我们能够研究系统的动力学自由度之间的耦合。通过线性化动力学方程的时间演化，我们确定了轴对称和非轴对称振荡模式的谱，考虑了引力位扰动的贡献，即不采用考林近似。我们研究了超流振荡的互摩擦阻尼，并考虑了互摩擦力的非耗散部分对模式频率的影响。我们还提供了Sidery，Passamonti和Andersson（2010）讨论的脉冲星毛刺的流体动力学模型的技术细节和相关测试。特别是，我们描述了用于生成模拟预毛刺状态的初始数据的方法，并推导出用于提取引力波信号的方程。
2010-04-26 astro-ph.SR gr-qc
A perturbation study of axisymmetric strongly magnetic degenerate stars : the case of super-Chandrasekhar white dwarfs
在强磁场的存在下，恒星的平衡位形在洛伦兹力的辅助下，可以支撑比非磁性位形更大的质量。这被认为是一种可能的解释，超拉塞卡质量的白矮星会产生过亮的Ia型超新星。我们在这里提出的线性和非线性微扰研究这种强magetised配置和极向或环向场的轴对称配置是不稳定的。扰动的数值演化在大约一个阿尔文穿越时间后显示出不稳定性。这个时间尺度对于磁支撑的超拉塞卡质量的白矮星来说非常短。绕对称轴的均匀旋转可以降低增长率，但不能稳定超大质量组态。由此得出结论：自然界中不可能存在由磁场支持的长寿命的超巨拉塞卡质量白矮星。
2017-09-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Vortex pinning and the elastic response of neutron-star crusts II. Non-axisymmetric loading and Magnus mountains
Istituto Leonardo da Vinci（列奥纳多·达·芬奇学院）
该研究计算中子星壳在非轴对称加载下的弹性响应，发现马格努斯山尺度对剪切微物理鲁棒，深壳层压缩响应是单位移模型的主要不确定来源。
2026-09-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Rapidly rotating axisymmetric neutron stars with quark cores
本文系统地研究了纯强子和混合致密星的性质。利用密度相关的有效核子-核子相互作用，在满足重离子碰撞流场观测数据的约束条件下，得到了β平衡中子星物质的核物质状态方程.夸克物质的能量密度低于高密度时的核EoS，这意味着核内有可能发生向夸克物质的转变。我们用纯核物质和夸克核求解了旋转恒星的爱因斯坦方程。具有薄壳的β平衡中子星物质能够描述高质量的致密星，但发现中子星内部的核到夸克物质的解除禁闭跃迁导致它们的质量减少。J1614-2230毫秒脉冲双星的最新观测。Demorest等人[1]认为质量在1.97 \pm 0.04 M \odot范围内，其中M \odot是太阳质量。与最近的观测结果一致，纯核子EoS确定了以低于r模不稳定性的频率旋转的NS的最大质量为~1.95 M \odot，半径为~10 km。虽然具有以开普勒频率旋转的夸克核的致密恒星的质量高达~2 M \odot，但如果最大频率受到r模式不稳定性的限制，最大质量~1.7 M \odot将低于观测到的质量1.97 \pm 0.04 M \odot，这是迄今为止测量到的最高质量，这意味着这种大质量的夸克不包括夸克核。
2012-05-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Experimental evidence for non-axisymmetric magnetorotational instability in a rotating liquid metal exposed to an azimuthal magnetic field
磁旋转不稳定性（MRI）的方位角版本是在纯方位角磁场或主要方位角磁场的影响下流体动力学稳定的差动旋转流的非轴对称不稳定性。它可能是相当重要的不稳定吸积盘，并在MRI发电机的概念中起着核心作用。我们报告的结果，液体金属泰勒-库埃特实验表明，在哈特曼数的预期范围内的方位MRI的发生。
2014-06-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Does elasticity stabilise a magnetic neutron star?
中子星内部的磁场结构大多数情况下无法通过观测得知。内部磁场几何形状的理论模型倾向于被过度简化以避免数学复杂性，并且倾向于基于轴对称正压流体系统。这些静态磁平衡配置已被证明是不稳定的，在一个很短的时间尺度上对一个无穷小的扰动。考虑到这种不稳定性，考虑更现实的中子星物理学如何影响结果是相关的。特别是，它有意义的问，如果弹性，它提供了一个额外的回复力的扰动，可以稳定系统。众所周知，中子星壳中的物质形成离子晶体。结晶核之间的相互作用可以产生抵抗任何施加的应变的剪切应力。为了考虑地壳对扰动平衡结构动力学演化的影响，我们研究了弹性对轴对称磁星不稳定性的影响。特别是我们确定的临界剪切模量，以防止磁不稳定性，并考虑相应的天体物理后果。
2020-09-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital stability in static axisymmetric fields
我们调查的稳定性测试粒子平衡轨道的轴对称，但在其他任意，重力和电磁场。我们扩展了以前的研究这个问题，包括一个环形磁场。我们发现，即使环形磁场不改变的圆形轨道的位置，它进入的问题作为一个陀螺力的潜力，以提供陀螺稳定性。这在本质上类似于在简化的三体问题中遇到的情况，在简化的三体问题中，旋转使有效势的局部最大值周围的稳定性成为可能。然而，我们表明，陀螺稳定的环形磁场是不可能的轴对称力场在无源区域，因为在这种情况下，有效的潜力不具有任何局部最大值。作为一个轴对称力场源的例子，我们考虑旋转，对齐磁层的经典问题。通过分析光环和赤道粒子轨道的动力学，我们得出结论，轴对称的环场是反对称的赤道是无法提供陀螺稳定。另一方面，在赤道处不消失的环形磁场可以为赤道外轨道上的带正电粒子提供陀螺稳定。
2018-01-18 astro-ph.SR physics.class-ph
Revisiting linear dynamics of non-axisymmetric perturbations in weakly magnetized accretion discs
本文研究了在剪切盒近似下，在垂直磁场作用下，不可压缩、垂直分层的开普勒圆盘中非轴对称扰动的线性动力学。扰动被分解成剪切波，剪切波的演化通过线性化理想MHD方程的数值积分来跟踪。系统中存在两种基本模式--惯性重力波和磁模式，表现为磁旋转不稳定性。与以往的研究不同，我们引入“本征变量”特征的惯性重力和磁模式，这是由一组四个一阶耦合常微分方程的每个（反传播）组件。这使我们能够确定一个新的过程中的线性耦合的两个以上的非轴对称模式，由于光盘的差分旋转。我们对非轴对称和轴对称磁模扰动的动力学进行了比较分析。结果表明，该模式的最佳和接近最佳的非轴对称谐波的增长，具有瞬态性质，可以胜过轴对称谐波的指数增长（即，在轴对称MRI上）。轴对称通道的解决方案，这一结果的可能影响进行了讨论。具体而言，通道的形成可能会受到影响/阻碍的非轴对称模式已经在早期的线性阶段，导致其不合时宜的中断-结果强烈依赖于初始扰动的幅度和频谱。因此，这种竞争可能导致磁模式的非线性动力学的不确定性。它还表明，一个最大的非轴对称增长是在垂直波长接近的尺度高度的压缩性效应是重要的。这间接表明，可压缩性在非轴对称MRI的动力学中起作用。
2013-08-05 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Vortex pinning and the elastic response of neutron-star crusts - I. Axisymmetric loading
Istituto Leonardo da Vinci（列奥纳多·达·芬奇学院）；Dipartimento di Scienze della Terra “Ardito Desio”, Università degli Studi di Milano（米兰大学地球科学系）
本文研究中子星地壳对涡旋钉扎载荷的轴对称弹性响应，采用真实恒星背景与剪切模量，发现应力定位由弹性-引力再分布产生，地壳预应力无法单独破坏初始松弛的地壳。
2026-09-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Axisymmetric and stationary structures of magnetized barotropic stars with extremely strong magnetic fields deep inside
我们已经成功地获得了磁化恒星模型，这些模型在恒星内部具有极强的磁场。在我们的公式中，磁通量函数的任意函数出现在电流密度的表达式中。通过适当地选择对应于环形电流密度分布的任意函数之一的函数形式，我们已经获得了具有高度局部化的中心部分内和磁轴区域附近的磁场分布的配置。中心磁场的绝对值比表面区域强两个数量级。通过将我们的结果应用于磁星，内部磁极向场可能为10^17 G，尽管磁星的表面磁场约为10^15 G。对于白矮星，当表面磁场为10^9 - 10^10 G时，内部磁极向场可能为10^12 G。
2013-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nonlinear Decay of r modes in Rapidly Rotating Neutron Stars
利用多方状态方程研究了快速匀速旋转中子星在非线性区域中振幅r模的动力学。为此，我们进行三维相对论流体动力学模拟，使一个固定的时空简化的假设。我们发现，对于初始无量纲振幅约为3，r模式衰减的时间尺度约为10个振荡周期，而在振幅的顺序统一，他们是稳定的演化时间尺度。与衰变一起，发展出强烈的差动旋转，保持总角动量，角速度在0.5. 1.2最初的一个。通过比较两个模型，我们发现，增加旋转减慢的r-模式衰减。我们提出的r-模式的本征函数和频率，并将其与已知的分析结果进行比较，缓慢旋转的牛顿恒星。作为一种诊断工具，我们讨论了守恒能量和角动量的情况下，一个固定的轴对称背景度量，并介绍了非轴对称流体振荡模式的能量的措施。
2011-09-22 astro-ph.SR gr-qc
Global axisymmetric simulations of photoevaporation and magnetically driven protoplanetary disk winds
光蒸发和磁驱动风是两个独立的机制，以消除质量的原行星盘。除了吸积，这两个原则同时发挥作用的效果可能是显着的，这两个之间的过渡还没有被广泛研究和量化的文献。为了有助于理解磁盘风，我们提出的现象出现在二维轴对称，非理想的磁流体动力学模拟，包括EUV/X射线驱动的光蒸发的框架。特别感兴趣的是检查光蒸发和磁驱动风之间的过渡区域，出现磁离心风效应的可能性，以及风本身的形态取决于磁场的强度。我们使用的PLUTO代码在2.5维轴对称配置的EUV/X射线加热和动态欧姆扩散的基础上的半分析化学模型的额外治疗。我们确定两种外流类型之间的过渡发生的初始等离子体β $β\geq 10^7$的值，而磁驱动风一般优于光蒸发较强的领域。在我们的模拟中，我们观察到不规则和不对称的流出更强的磁场。在弱场制度的光蒸发率略有降低扰动的气体密度在内部区域的磁盘。总的来说，我们的结果预测风的杠杆臂小于1.5，与热磁热风一致。对于$β< 10^7$的值，存在更强的吸积流。
2020-01-15 astro-ph.EP astro-ph.SR
The axisymmetric antidynamo theorem revisited
重新考虑轴对称运动发电机问题，并回答了一些悬而未决的问题。除了轴对称性和光滑的数据和解决方案，我们处理这个问题在相当一般的条件下，即我们假设一个可压缩流体的变量（在空间和时间）电导率在任意（轴对称）域移动。我们证明了磁场和电流无条件、逐点和指数衰减到零。对于特殊的流场和大的磁雷诺数，外部（正交）磁场的衰减率可以变得非常小（与自由衰减相比）。我们举个例子。另一方面，我们表明，流体的质量密度和电导率的弱变化，的的角向和方位角衰变率不显着下降低于自由衰变。
2013-07-16 astro-ph.EP astro-ph.SR math.AP
Detecting deep axisymmetric toroidal magnetic fields in stars. The traditional approximation of rotation for differentially rotating deep spherical shells with a general azimuthal magnetic field
星震学已经揭示了在整个HR图中恒星的小的核心到表面的旋转对比。这是恒星内部角动量（AM）强输运的特征。有效携带AM的一个可能的候选者是具有各种拓扑结构的磁场，这些磁场可能存在于恒星辐射带中。其中，强轴对称方位磁场引起了人们的极大兴趣。事实上，如果他们受到所谓的泰勒不稳定性，伴随触发麦克斯韦应力可以有效地传输AM。此外，由磁场和速度场的波动引起的电动势可能潜在地维持发电机作用，导致初始强轴对称方位磁场的再生。我们要回答的关键问题是：我们能探测到这些深层强方位磁场的特征吗？回答这个问题的唯一方法是星震学，而最好的研究实验室是中等质量和大质量的恒星。它们中的大多数在主序星期间是快速旋转的。因此，我们必须研究在稳定分层、旋转和潜在强磁化辐射区中传播的恒星脉动。我们推广了传统的近似旋转，同时考虑一般轴对称差分旋转和方位角磁场在一个非微扰的方式。利用这种新的形式，我们得到的渐近性质的磁重力惯性（MGI）波和它们的周期间距。我们发现，环形磁场诱导的周期间距的MGI模式的移动。振幅为$10^5\,\rm G$量级的赤道方位角磁场产生的特征可以通过现代空间光度学检测到。更复杂的半球结构更难观察。
2022-05-22 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.ao-ph
Can we detect deep axisymmetric toroidal magnetic fields in stars?
星震学的主要发现之一是，在整个赫兹-罗素图中，恒星的辐射带中有一个强烈的角动量提取（AM）的信号，导致核心到表面的旋转对比很弱。尽管所有的努力，一致的AM传输理论，再现了内部旋转和混合探测感谢恒星的地震学，仍然是一个主要的开放问题，在现代恒星天体物理学。解决这个难题的一个可能的关键因素是磁场及其各种可能的拓扑结构。其中，强轴对称的环形场，这是所谓的泰勒MHD不稳定性，可以发挥重要作用。它们可以触发辐射层中的发电机作用，而由此产生的磁矩允许AM的有效传输。但是有没有可能探测到这些深层环形磁场的特征呢？回答这个问题的唯一方法是星震学，最好的研究实验室是中等质量和大质量的恒星，因为它们的外部辐射包络。由于大多数这些是快速旋转在其主序，我们必须研究恒星脉动传播稳定分层，旋转，并可能强磁化辐射区。为此，我们概括了传统的近似旋转，它提供了在其经典版本的重力惯性模式的绝热传播的灵活治疗，同时考虑一般轴对称差分旋转和环形磁场。使用这种新的非微扰形式主义，我们推导出的磁重力惯性模式的渐近性质，我们探索不同的可能的场配置。我们发现，磁效应应该是可检测的赤道领域使用高精度的星震数据。
2022-09-20 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.ao-ph
Axisymmetric dynamo action is possible with anisotropic conductivity
发电机理论的一个里程碑是考林定理，其现代形式被称为轴对称速度场不可能通过发电机作用产生轴对称磁场。使用各向异性的电导率，我们表明，轴对称发电机实际上是可能的运动一样简单的固体旋转。最重要的是，不稳定性分析可以完全解析地进行，导致发电机阈值的显式表达式，这是发电机理论中唯一的例子。
2020-04-17 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.flu-dyn
