Theory of the Jitter radiation in a magnetized plasma accompanying temperature gradient
利用等离子体动力学理论重新研究了伴随温度梯度的磁化等离子体的线性稳定性。将各向异性速度分布函数分解为两个分量。一个与平行于背景磁场的温度梯度成正比，另一个与垂直于背景磁场的温度梯度成正比。由于各向异性速度分布函数的幅值与热导率成正比，并且垂直于磁场的热导率大大降低，因此各向异性速度分布函数的第一分量占主导地位。沿背景磁场方向的温度梯度引起的各向异性速度分布函数驱动等离子体动力学不稳定性，激发出圆极化磁等离子体波。这种不稳定性与弱磁化等离子体中的韦伯不稳定性几乎相同。然而，取决于模式的波矢量是平行于还是反平行于背景磁场，生长速率由于背景磁场而被抑制或增强。在强磁化等离子体中，一个模式是稳定的，只有一个模式保持不稳定。首次推导了相对论电子在不稳定性驱动的等离子体波作用下穿过磁化等离子体时所发射的Jitter辐射谱公式。同步辐射和Jitter辐射是从同一个相对论电子中同时发射出来的，Jitter辐射是圆偏振的，但偏振度很小，因为不稳定性激发出的左右手圆偏振磁波数量几乎相同。
2016-01-29 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Surface tension of highly magnetized degenerate quark matter
本文在多重反射展开（MRE）方法下研究了高磁化三味夸克物质的表面张力。夸克物质被描述为由夸克$u$、$d$、$s$和电子组成的自由费米气体在弱相互作用下处于化学平衡的混合物。由于强磁场的存在，粒子的横向运动被量子化为朗道能级，并且表面张力在相对于磁场的平行和横向方向上具有不同的值。我们计算了横向和纵向的表面张力的不同值的磁场和不同大小的夸克物质滴，从几个FM的散装限制。对于$2-10$乘以核饱和密度之间的重子数密度，表面张力落在$2 - 20$ MeV /fm $^{2}$的范围内。最大的贡献来自奇异夸克，它们的表面张力比$u$或$d$夸克大一个数量级，比电子大两个数量级以上。我们的研究结果表明，总的表面张力是相当不敏感的滴的大小。当$eB$小于$\sim 5 \times 10^{-3} $ GeV $^2$时，横向和平行方向的表面张力几乎不受磁场的影响.然而，对于较高的$eB$值，有一个显着的平行表面张力的增加和一个显着的横向一个相对于未磁化的情况下减少。
2016-12-30 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Luminosity and cooling of highly magnetized white dwarfs: suppression of luminosity by strong magnetic fields
我们研究了具有电子简并核心和非简并表面层的高度磁化的白矮星的亮度和冷却，其中冷却通过光子扩散发生。在牛顿框架下，通过求解静磁平衡方程和光子扩散方程，得到了白矮星表面层或包层的温度和密度分布。我们还得到了在核壳界面处的白矮星的性质，当核被假定为实际等温时。随着磁场的增大，界面温度升高，界面半径减小。对于一个给定的白矮星年龄和固定的界面半径或界面温度，我们发现，光度显着减少从约$10^{-6}\, L_{\odot}$到$10^{-9}\, L_{\odot}$的磁场强度从约$10^9$增加到$10^{12}\,$ G的界面，因此信封。这是值得注意的，因为它认为磁化的白矮星更暗，实际上可以隐藏在观察到的赫兹普龙-罗素图中。我们还发现了对应于这些光度的冷却速率。有趣的是，对于所考虑的场，温度随时间的降低并不明显。
2018-05-10 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Three-dimensional heat transfer effects in external layers of a magnetized neutron star
确定中子星（NS）表面的磁场结构是现代天体物理学的一个重要问题。在强磁场存在下，简并物质的热导率是各向异性的。在本文中，我们提出了三维各向异性的热传导模拟磁化NS外层，并构建合成热光变曲线。我们采用了不同于以往的电子张量导热系数，由Boltzmann方程的Chapman-Enskog方法的解析解导出。在偶极加四极磁场作用下，得到了NS表面温度分布。我们考虑的情况下，其中的磁偶极子和四极分量的磁场的磁轴不对齐。为了研究这些领域的观测表现，我们已经产生了热光变曲线的温度分布使用复合黑体模型。结果表明，最简单的非共轴偶极加四极磁场分布（四极分量中只有零阶球函数）可以显著影响热光变曲线，使脉冲轮廓不对称，并与纯偶极场相比放大脉动。
2020-07-21 astro-ph.HE
Mass-radius relation of strongly magnetized white dwarfs: nearly independent of Landau quantization
计算了含有强极向磁场的白矮星的静态平衡，给出了由强极向磁场引起的白矮星质量-半径关系的修正。我们发现，如果内场的强度近似为$10^{10}$ T，则可以支持最大白矮星质量约为$1.9$ ~ $M\odot$.这一质量比传统的卡拉塞卡极限大30%以上。在如此高的磁场下，电子简并物质的状态方程可以由于朗道量子化而得到强烈的修正。然而，我们发现，这并没有显着影响白矮星的结构。
2014-11-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Suppression of parallel transport in turbulent magnetized plasmas and its impact on non-thermal and thermal aspects of solar flares
在太阳耀斑中，热电子和超热电子中所含能量的传输在我们理解耀斑现象的许多方面，从硬X射线发射的空间分布到全球能量学，都起着关键作用。最近的{ \em RHESSI}观测指出，存在一种机制，限制电子的耀斑环的日冕部分更有效地比库仑碰撞的动机，我们在这里考虑的影响，俯仰角散射湍流磁波动的电子在耀斑日冕环的平行运输。它示出，除了库仑碰撞散射这样的散射机制的存在下，可以显着降低平行的热传导率和电导率相对于它们的碰撞值。我们提供了说明性的表达式所产生的热电系数，涉及的热通量和电流密度的温度梯度和所施加的电场。然后，我们评估这些修改后的传输系数对耀斑日冕温度，可以达到的效果，后脉冲阶段冷却的加热日冕等离子体，和对环境加热和加速电子的能量损失率的重要性的束中和返回电流。我们还讨论了可能的方式，异常传输过程有影响所需的总能量与加速电子在太阳耀斑。
2016-03-29 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Violation of Chandrasekhar Mass Limit: The Exciting Potential of Strongly Magnetized White Dwarfs
我们考虑一个相对论性的，简并的，在强磁场的影响下的电子气，它描述磁化的白矮星。朗道量子化改变了电子的态密度，从而改变了基本的状态方程。在存在非常强的磁场的情况下，最多占据一个、两个或三个朗道能级。我们得到了这样的白矮星的质量-半径关系，对它们的详细研究使我们提出了质量为2.3M_Sun的白矮星的存在，这远远超过了Sirrasekhar的质量极限。
2012-07-12 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational waves from r-mode instability of massive young sub- and super-Chandrasekhar white dwarfs
本文研究了电子气朗道量子化和磁制动条件下亚、超磁致伸缩磁化白矮星的r模不稳定性窗口、自旋降速和自旋降速率。计算了r模不稳定性引起的引力波应变振幅。主要的阻尼机制被认为是由于简并电子从离子液体中散射而产生的剪切粘度。发现在相同温度下，朗道量子化的磁化白矮星的临界频率最低，非朗道量子化的白矮星的临界频率较高，非磁化白矮星的临界频率最高。这意味着磁制动和朗道量子化都增强了r模不稳定性。我们还看到，由于附加的磁制动项，磁化的白矮星会有快速的自旋下降，但朗道量子化对自旋下降和与白矮星内部相关的磁场强度的自旋下降率没有显著的影响。我们发现，在1 kpc处快速旋转的超巨磁白矮星的r模引力波应变振幅为$\sim 10^{-27}$，这使得孤立的大质量快速旋转的热磁化白矮星成为未来寻找引力波的主要候选者.
2020-02-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass-Radius relationship of Strongly Magnetized Super-Chandrasekhar Anisotropic Deformed White Dwarf Stars in presence of $γ$-metric
本文利用$\gamma$-度规下的恒星结构方程，研究强磁化各向异性变形白矮星的质量-半径关系，发现磁场增强使EoS变软、恒星更致密，且最大质量随磁场增加而减小。
2024-02-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Study of Magnetized White Dwarf + Helium Star Binary Evolution to Type Ia Supernovae
白矮星（WD）+氦（He）双星通道在Ia型超新星（SNe Ia）的单简并起源中起着重要作用。以往对WD +主序星演化的研究表明，WD的磁场可能会显著影响其吸积和核燃烧过程。在这项工作中，我们专注于磁化WD + He星双星的演化与详细的恒星演化和二进制人口合成（BPS）的计算。在磁化WD的情况下，磁场可能会破坏吸积盘的内部区域，漏斗的吸积流到极帽，甚至限制氦燃烧的caps.We发现，对于WD足够强的磁场，潜在的SN Ia祖系统的参数空间收缩向较短的轨道周期和较低的施主质量相比，在非磁化WD的情况下。原因是磁约束通常以相对高的质量传递速率工作，这可以触发来自WD的强风质量损失，从而限制富He质量积累效率。幸存的伴星在超新星爆发时可能是低质量的，这可以被认为是在超新星爆发后或超新星遗迹内没有发现幸存伴星的可能解释。然而，在我们的高磁模型中，银河系Ia超新星的相应出生率估计为~（0.08-0.13）* 10^{-3} yr^{-1}（非磁模型为~0.17-0.28 * 10^{-3}yr^{-1}），明显低于观测到的银河系Ia超新星的出生率。
2021-11-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Modifications to the pulsar kick velocity due to magnetic interactions in dense plasma
本文采用非费米液体（NFL）修正，计算了由简并夸克物质核组成的磁化中子星的脉冲星反冲速度。对井涌速度的首阶（LO）和次首阶（NLO）校正都已被纳入。此外，还给出了磁化夸克物质比热的NFL修正。在计算中子星的反冲速度时已考虑了这一点。结果表明，显着偏离正常费米液体的估计。半径和温度之间的关系已被示出与$100\, km/s$的反冲速度，有和没有NFL校正。
2013-12-17 astro-ph.HE hep-ph
Suppression of luminosity and mass-radius relation of highly magnetized white dwarfs
我们探讨了磁化白矮星的光度L及其对质量-半径关系的影响。我们自洽地得到了电子简并气体为主的内核和外部的理想气体的表面层或信封之间的界面，通过将整个模型白矮星的气体成分。这是通过求解牛顿框架中的静磁平衡、光子扩散和质量守恒方程组，针对不同的光度和磁场组而获得的。我们适当地使用磁性不透明度，而不是克莱默的不透明度，在需要的地方。我们证明，如果界面内的温度保持不变，即使在高光度到大约10^{-2}太阳光度，但没有磁场，仍然保持了Sirrasekhar极限。然而，大半径的白矮星的质量会增加，这是光子扩散的结果。然而，在中心强度约为10^{14} G的强磁场的存在下，即使界面内的温度保持不变，也会得到质量约为1.9个太阳质量的超级白矮星白矮星。最有趣的是，即使小半径磁性白矮星的光度降低到太阳光度的10^{-20}倍左右，它们仍然是超白矮星。然而，在相同的质量-半径关系中，它们的大半径对应物在低L时与Eschrasekhar的结果合并。因此，我们认为，高磁化，低亮度的超白矮星质量白矮星的可能性，由于他们的微弱，实际上可以隐藏。
2020-06-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass of highly magnetized white dwarfs exceeding the Chandrasekhar limit: An analytical view
近年来，人们观测到一些表面磁场很强的白矮星。我们可以预期这些恒星核心的磁场会高得多（~ 10^{14} G）。本文分析研究了强磁场对相对论冷电子的影响，从而对磁白矮星的稳定性和质量半径关系的影响。在强磁场中，费米气体的状态方程被修正，朗道量子化开始起作用。对于相对非常高的磁场（相对于物质的能量密度），朗道能级的数量被限制为一个或两个。我们分析了磁化电子简并气体的状态方程，并试图了解从第零朗道能级到第一朗道能级跃迁发生的条件。我们还得到了强磁场对坍缩成白矮星的影响，以及坍缩成的白矮星的质量-半径关系。我们得到了一个有趣的理论结果：可能存在质量大于欧拉塞卡极限的白矮星。
2012-04-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
The Physics of Magnetars II - The Electron Fermi Energy of and the Origin of High X-ray Luminosity of Magnetars
本文详细讨论了中子星中强磁化、完全简并的相对论电子气的朗道能级量子化。特别地，我们着重研究了磁星超强磁场中相对论电子气的磁场与费米能量的关系。指出统计物理教科书中关于强磁化电子气微观态数密度的某些结果是不正确的。在过去的五十年里，这些结果的重复使用可能严重影响了中子星和磁星的物理学。朗道能级的量子化用狄拉克（δ）函数精确地描述。相对简单的计算表明，在具有超强磁场（B > Bcr，这里Bcr是朗道临界磁场）的磁星中，相对论性电子气的费米能随磁场强度的增加而增加，其值为B**（1/4）.在这个简单但重要的新结果的基础上，我们自然地提出了一种从磁星产生高X射线亮度的新机制。
2016-12-10 astro-ph.HE
Magnetic neutron star cooling and microphysics
我们研究的相对重要性的几个最近更新的微观物理输入的中子星冷却理论和超强磁场的磁星，包括在其地壳的朗道量子化的影响所带来的影响。我们使用有限差分代码模拟中子星热演化的时间尺度从小时到兆年更新的微观物理输入。短时间尺度（$\lesssim1$年）的考虑是可能的热覆盖信封没有准定常近似固有的治疗在传统的中子星冷却代码的治疗。对于强磁化中子星，我们考虑了朗道量子化对热力学函数和热导率的影响。我们模拟了普通中子星和磁星的冷却与非吸积和吸积壳，并与观测结果进行了比较。在强量子化磁场中抑制辐射和传导不透明，并形成凝聚的辐射表面，大大提高了早期的光子光度，使磁星的寿命更亮，但更短。这些效应加上强质子超流性的效应，减缓了数千年年龄的中子星的冷却，可以解释大约一半的磁星的热光度，而无需调用加热机制。观测到的其他磁星的热光度仍然高于理论预测，这意味着加热，但量子化磁场和重子超流性的影响有助于减少差异。
2018-06-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Permanent mean spin source of the chiral magnetic effect in neutron stars
我们建议推广反常磁流体动力学（AMHD）在中子星（NS）的手征等离子体中的作用，作为手征磁效应的一个连续来源，解释磁化NS核中超相对论简并电子气的平均自旋.利用AMHD中推广的平均场发电机模型，当忽略核内的任何物质湍流并假设NS为刚性转动时，可以得到非超流NS在中微子冷却时期$t < 10^6\,\text{yr}$的种子磁场增长到$10^{18}\,\text{G}$.应用所建议的方法来研究磁星中观测到的磁场演化，$B\sim 10^{15}\,\text{G}$，应该与所建议的层流发电机中使用的所有近似值是自洽的，至少，直到增长场的跳跃。
2019-06-27 astro-ph.HE hep-ph
Relativistic Landau quantization in non-uniform magnetic field and its applications to white dwarfs and quantum information
本文研究了在严格空间变化的磁场存在下，相对论冷电子的二维运动，但不满足磁平衡条件。我们发现，在恒定磁场的情况下，朗道能级的简并度会随着磁场的变化而消失，并且自旋向上和自旋向下的电子的能级以一种有趣的方式排列，这取决于磁场变化的性质.另外，变化的磁场将具有零角动量的电子的朗道能级从正角动量分裂，而不像恒定场只能将能级在正角动量和负角动量之间分裂。探索非均匀磁场中的朗道量子化本身就是一项独特的冒险，在从凝聚态到天体物理学再到量子信息的各个领域都具有跨学科的意义。作为例子，我们显示磁化白矮星，具有不同的磁场，同时涉及洛伦兹力和朗道量子化影响底层的简并电子气，表现出显着的违反的Ehrasekhar质量极限;和增加的量子速度的电子在空间上增长的磁场的存在。
2021-10-18 astro-ph.HE quant-ph
Modeling of Magneto-Rotational Stellar Evolution I. Method and first applications
虽然磁场长期以来一直被认为是重要的磁性非简并恒星和致密恒星的演化，但近年来越来越清楚的是，实际上所有的恒星都受到了深刻的影响。这对于它们内部的角动量分布来说尤其如此，但磁场也可能影响内部混合过程，甚至影响恒星的命运。我们提出了一个新的恒星演化模拟框架，其中的相互作用之间的磁场，旋转，质量损失，以及在恒星的密度和温度分布的变化被视为自洽。对于与恒星自转轴对称的大尺度恒星平均磁场，从平均场MHD方程出发，应用Alfven定理导出了环向和极向分量的一维演化方程，并给出了由洛伦兹力引起的角动量转移的守恒形式.我们实现我们的形式主义到一个数值恒星演化代码和模拟的磁旋转演化的1.5 M $_\odot$星。在$Ω$效应的辅助下的洛伦兹力施加通过磁化介质传播的扭转阿尔芬波，导致在阿尔芬时间尺度内的近刚性旋转。我们的模型具有不同的初始自旋和B场，可以再现Ap/Bp星的主要观测性质。计算继续红巨星制度显示出明显的核心包络耦合，再现了核心和表面的旋转周期所确定的小行星地震观测。
2020-10-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
A white dwarf merger as progenitor of the anomalous X-ray pulsar 4U 0142+61?
最近有人提出，大质量快速旋转的高磁化白矮星可以描述一些软伽马射线中继站（SGR）和异常X射线脉冲星（AXP）的观测特性。此外，它也已被证明，高场磁（HFMWD）可以是白矮星二进制合并的结果。这些合并的产物包括一个被快速旋转的圆盘包围的炽热中心白矮星。在这里，我们表明，一个双简并系统的合并可以解释奇特的AXP 4U 0142+61的特性。这种情况解释了观测到的红外过量。我们还表明，4U 0142+6的观测到的属性是一致的近似$1.2 M_{\sun}$白矮星，残留的合并的原始系统的质量$0.6\, M_{\sun}$和$1.0\, M_{\sun}$的两个白矮星。最后，我们推断了一个合并后的年龄$τ_{\rm WD}\approx 64$ kyr，和一个磁场$B\approx 2\times 10^8$ G。这种磁场的证据可能来自于在4U 0142+61的光谱中在$\approx 10^{15}$ Hz处的$B$和$V$带之间观察到的电子回旋吸收特征的可能检测。
2013-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
