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
The diamagnetic phase transition in Magnetars
中子星是检验de Haas-van Alphen（dHvA）效应和与磁畴形成相关的抗磁相变理论的理想天体物理实验室。电子的离域磁矩之间的“磁相互作用”（Shoenberg效应）可导致抗磁相变到交替磁化的畴（Condon畴）的效应。与磁畴形成有关的是显著的磁场振荡和各向异性磁应力，这些磁应力大到足以使具有超强磁场的磁星地壳破裂。即使在“低场”磁星中不可能发生断裂，在随机扰动的地壳中，由低场率（主要是由于霍尔效应）驱动的畴壁运动的脱钉相变也会导致磁场的灾难性变化。这种类似于雪崩过程的间歇运动使霍尔效应具有耗散性。这些关于磁化电子气的定性结论与磁星发射的观测结果是一致的，特别是驱动畴壁的阈值临界动力学可以部分克服磁星“低场”爆发和磁星瞬态或“爆发”加热机制的困难。
2016-05-31 astro-ph.SR
Direct Emission of Strong Radio Pulses During Magnetar Flares
研究了耀斑磁星的强射电脉冲发射。小尺度的电流梯度可以通过封闭磁层中火球辐射源的相同过程被印入强磁化流出物中。这种结构是地壳屈服、内部撕裂和湍流级联综合作用的结果。我们认为弱的小尺度电流的准线性发展是（i）它们被相对论膨胀拉伸并冻结，然后（ii）通过激波。特别是，我们推导出寻常波和快波的振幅，这些波出现在相对论磁化激波的下游，以响应被冻结到上游流中的模式（冻结阿尔文波或熵波）。当同向波长超过趋肤深度时，上游模可以线性地转换为在等离子体频率以上传播的次模。一个简单而准确的治疗冲击与极端磁化的发展，并形成内部冲击的流出，从一个爆裂，旋转磁星的概述。这里描述的发射过程不需要强激波或冷的$e^\pm$对（与电磁脉泽激波不稳定性相反）。在某些情况下，高频波被反射回观察者，但幅度很小，使其低于其他发射通道。占主导地位的次级电磁模式在发射时是超光速的，在流出物中受到微弱的诱导散射，并且可以在无线电波段到达观察者。
2022-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Precession of magnetars: dynamical evolutions and modulations on polarized electromagnetic waves
磁星被认为是高度磁化的中子星。地壳内强大的内部磁场和弹性可能使恒星变形，导致自由岁差。我们研究了近场和远场电磁转矩作用下三轴变形纳米结构的进动动力学。我们得到不同NS几何形状和扭矩的定时残差。我们还研究了旋进磁星的偏振X射线和无线电信号。对磁星表面发射的热X射线，得到了对斯托克斯参量的调制。对于无线电信号，我们应用简单的旋转矢量模型（RVM）来给出偏振位置角（PA）的调制。我们的结果是全面的，准备用于搜索磁星进动的定时数据和偏振的X射线和无线电发射。未来对旋进磁星的观测将为我们提供关于强磁场的几何形状和强度、发射几何形状以及NS的状态方程（EoS）的有价值的信息。
2022-11-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
Rapid Spin Deceleration of Magnetized Proto-Neutron Stars via Asymmetric Neutrino Emission
在完全相对论平均场论的背景下，我们计算了原中子星的非对称中微子吸收自旋减速。本文首次计算了在环形磁场位形中由于中微子的不对称吸收而引起的中子星自旋减速。我们发现了一个令人惊讶的效应，即在环形磁场中，中微子的非对称吸收的减速比通常假设的磁偶极辐射引起的制动要大得多。这可能解释了磁星在过去似乎有一个更快的减速。
2014-03-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Electronic screening and damping in magnetars
我们计算了屏蔽的离子离子电位由于电子在一个大的背景磁场的存在下，在相关的中子星地壳的密度。使用标准的方法，将电子屏蔽通过一个循环的极化功能，我们表明，磁场产生重要的修正，无论是在短距离和长距离。在被称为磁星的高度磁化的中子星中实现的极端磁场中，电子仅占据地壳相对低密度区域中的最低朗道能级。在这里，我们的结果表明，离子之间的库仑相互作用的屏蔽长度可以小于离子间的间距。更有趣的是，我们发现屏蔽是各向异性的，两个静电荷之间的屏蔽电位表现出平行于磁场的长程Friedel振荡。这种长程振荡行为可能会影响离子的晶格结构，并可能在磁星壳中产生棒状结构。我们还计算了电子极化函数的虚部，它决定了电子-空穴激发的光谱，并在阻尼晶格声子激发中起作用。我们证明，即使是适度的磁场，这种阻尼是高度各向异性的，将可能导致各向异性的声子热输运外中子星地壳。
2010-04-06 astro-ph.SR cond-mat.other nucl-th
The Magnetized White Dwarf + Helium star Binary Evolution with Accretion-induced Collapse
由氧/氖/镁组成的白矮星（ONeMgWD）+剥离氦（He）星双星的吸积诱导坍缩（AIC）是形成特殊中子星天体的一个有希望的途径。讨论了WD的磁场可能改变WD双星演化过程中的吸积阶段。通过考虑非磁性和充分磁化的WD，我们研究了ONeMg WD + He双星的演化与详细的恒星演化和二进制人口合成模拟。磁约束吸积在类毫秒双星和磁星可能形成途径中的作用也进行了研究。与球对称吸积情况相比，磁约束模型下，在低质量传递速率下，WDs的质量积累效率得到了提高。由于磁约束的影响，潜在AIC祖先系统的初始参数空间向更短的轨道周期和更低的施主质量移动（但不那么显著）。这也允许最终的MSP具有较低质量的WD同伴和较短的轨道周期。有和没有磁约束，这意味着WD的磁场不会显着改变的ONeMg WD + He星双星，可以产生AIC的银河系的出生率之间没有显着差异。值得注意的是，由于ONeMg WD和CO WD的吸积阶段相似，这些结论也适用于作为Ia型超新星祖先的CO（碳/氧）WD + He双星。磁星的银河速率可能是通过高磁化WD的AIC形成的$0.34\times10^{-4}\,{\rm yr}^{-1}$。
2021-12-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves and Hydromagnetic Instabilities in Rotating Magnetized Neutron Stars
我们对旋转多变中子星中极向磁场进行了非线性广义相对论理想磁流体动力学模拟。我们有三个主要目标：i）了解非旋转和旋转中子星中极向磁场固有的磁流体动力学不稳定性的本质，ii）探索稳定平衡配置的可能空间，以及iii）了解由灾难性重新配置引起的引力波发射与巨型磁星耀斑相关的磁场。我们的主要物理贡献可概括如下：i）磁星耀斑引起的f模式的引力波不太可能在当前或不久的将来一代的引力波观测站中被检测到，ii）来自在中子星内部传播的阿尔芬波的引力波更有可能是候选者，尽管这种解释依赖于这些模式的未知阻尼时间，iii）从我们的模拟中导出的任何磁场平衡被表征为非轴对称的，其大约65%的磁能在极向场中，iv）旋转作用以分离我们的系统中不同不稳定性的时间尺度，由于延迟的扭结不稳定性，静脉曲张模式起着更主要的作用，以及v）尽管扭结模式的增长速率减慢，但它总是存在于我们的模拟中，甚至对于旋转周期与阿尔芬时标具有相同量级的模型也是如此。
2012-03-15 astro-ph.SR gr-qc
A massive helium star with a sufficiently strong magnetic field to form a magnetar
通过分光偏振观测双星HD 45166，发现一颗2倍太阳质量、43千高斯磁场的Wolf-Rayet星，演化计算表明其将爆发并可能形成磁星，并提出低质量氦星并合成因。
2023-08-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Influence of Magnetorotational Instability on Neutrino Heating: A New Mechanism for Weakly Magnetized Core-Collapse Supernovae
我们研究了磁旋转不稳定性（MRI）对弱磁化，快速旋转的核心崩溃的动力学的影响进行高分辨率的MHD模拟在轴对称与简化的中微子转移。我们发现，一个最初的子磁星类磁场是急剧放大的MRI，并大大影响其后的动态。虽然磁压不足以强到喷射物质，但放大的磁场有效地将角动量从高纬度转移到低纬度，这会由于额外的离心力而导致低纬度加热区的扩大。这会提高中微子加热的效率，最终导致中微子驱动的爆炸。这是一个新的核心坍缩超新星的场景，迄今为止从未被数值模拟证明。
2014-02-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Modelling spin evolution of magnetars
磁星（年轻的、极度磁化的中子星，NS）的起源和命运仍然没有解决。因此，探索它们的演化对于研究与其他孤立NS物种的可能联系至关重要，例如X射线暗NS（XDINS）和旋转无线电瞬变（RRAT）。在这里，我们研究磁星的自旋演化。两种途径的演变被认为是：一个指数衰减的B-字段，其他与子和超指数衰减。使用蒙特卡罗方法，我们合成磁星人口使用不同的输入分布和物理参数，如初始自旋周期，其时间导数和B-场衰减时标。此外，我们介绍了一个衰落的过程，可以占老磁星的衰落，我们简要地讨论了B-场和自旋轴的对齐的效果。我们将银河系核心坍缩超新星爆发率约为20 kyr^-1作为磁星诞生率的严格上限，并在输入参数研究中使用手动和自动优化算法将合成的粒子数与观测到的粒子数进行比较，我们发现B场必须以指数或超指数的方式衰减，其特征衰减时间尺度为0.5 ~ 10 kyr（最佳值为约4 kyr）。此外，初始旋转周期必须小于2秒。如果这些限制被保留，我们的结论是，有多种选择的输入物理，可以重现观测到的磁星人口相当不错。我们还得出结论，磁星很可能是进化联系到人口的XDINS，而他们一般不太可能演变成RRAT。
2021-09-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Modulating the magnetosphere of magnetars by internal magneto-elastic oscillations
我们耦合内部扭转，磁弹性振荡的高度磁化的中子星（磁星），他们的磁层。外部磁场配置的相应轴对称扰动演化为一系列线性、无力平衡，这些平衡完全由背景磁场配置和表面处的磁场扰动确定。的扰动获得的磁星内部的磁弹性振荡的模拟。虽然这种振荡只能在靠近两极的一个非常有限的区域内激发出恒星外部的阿尔文行波，但它们仍然通过在以极角$\gtrsim 0.19\,$ rad离开恒星的闭合磁场的脚点之间引起随时间变化的扭曲来调制近磁层。此外，我们发现，对于一个偶极类背景磁场配置的磁场调制的磁层，由内部振荡驱动，只能是关于赤道对称。这与我们以前的研究结果一致，在那里我们解释了所观察到的准周期振荡磁星爆发的X射线尾驱动的家庭的内部磁弹性振荡与对称磁场扰动。
2014-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetars and White Dwarf Pulsars
异常X射线脉冲星（AXP）和软伽马射线中继星（SGR）是一类被理解为具有超强表面磁场的中子星（NS），即$B\gtrsim10^{14}$ G，因此被称为磁星。然而，在过去的几年中，一些SGR/AXP与低表面磁场$B\sim(10^{12}-10^{13})$ G已被检测到，挑战磁星的描述。此外，还观测到了一些快速和强磁性的白矮星（WD），至少有一颗白矮星像普通脉冲星一样发射X射线能量。根据这一事实，一个基于白矮星类星体的替代模型被提出来解释这类特殊的类星体。在这个模型中，AXP和SGR作为致密和磁化的白矮星可以具有表面磁场$B\sim 10^{7}-10^{10}$ G，并且以频率$Ω\sim 1$ rad/s非常快地旋转，与观测到的旋转周期$P\sim (2-12)$ s一致。
2016-03-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Born-Infeld magnetars: larger than classical toroidal magnetic fields and implications for gravitational-wave astronomy
磁星是中子星，呈现出X射线和软伽马射线的爆发和爆发，可以通过非常大的磁场来理解。因此，非线性电动力学应考虑到这样的紧凑系统的更准确的描述。我们在理想磁流体动力学的背景下进行研究，并实现我们的分析，著名的Born-Infeld（BI）电磁的情况下，以提出一些天体物理后果。在这里，我们专注于环形磁场的动机已经知道磁星与低偶极磁场和他们的预期相关性，在高度磁化的恒星。我们表明，BI电动力学导致较大的环形磁场相比，麦克斯韦电动力学。因此，人们应该期待更高的生产引力波（GW），甚至更多的能量巨大的耀斑从非线性恒星。考虑到当前对BI尺度场、大耀斑能量和磁星磁场的约束，我们还发现磁星椭圆度的最大值应为$10^{-6}-10^{-5}$。此外，BI电动力学可能导致从磁星辐射的GW能量的阶数$10\%-20\%$的最大增加，而对于其他物理激励的情况可能会出现更大的百分比。因此，随着GW探测器的改进，在不久的将来也可能探索电磁学的非线性理论。
2018-04-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
SGRs and AXPs as massive fast rotating highly magnetized white dwarfs: the case of SGR 0418+5729
我们描述了一个所谓的低磁场磁星SGR 0418+5729，作为一个大质量的快速旋转的高磁化白矮星以下Malheiro等。等人，2012年。我们给出了这些源的质量，半径，转动惯量和磁场的界限，通过要求现实的广义相对论均匀旋转配置的稳定性。基于这些参数，我们改进了SGR 0418+5729自旋下降速率下限的理论预测。此外，我们还计算了与预测的表面磁场相对应的电子回旋频率。
2015-03-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Safety first: Stability and dissipation of line-tied force-free flux tubes in magnetized coronae
本文通过线性分析和含时无力电动力学模拟，研究线系无力磁通管在不同扭转量下的稳定性与能量耗散，发现安全因子q≤1时扭曲模主导耗散，并给出增长率与特征螺距的标度关系及其对磁星磁层耗散的影响。
2024-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Superconductivity in magnetars: Exploring type-I and type-II states in toroidal magnetic fields
本文首次对具有环形磁场的轴对称磁星模型进行了二维广义相对论分析，通过XNS代码求解Einstein-Maxwell方程，发现低至中等质量磁星外核超导区域更大，内核缺乏S波质子超导，并存在非超导环形新特征，同时探讨了超导性对毫秒脉冲星引力波发射的潜在影响。
2025-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
