Impact of a mean field dynamo on neutron star mergers leading to magnetar remnants
本文研究了双中子星并合后平均场$αΩ$-发电机的影响，推导了兼容数值相对论的GRMHD方程并提出启发式发电机闭合关系，发现该机制能显著放大磁场并驱动产生前兆耀斑及高电磁能通量，为短伽马射线暴提供能量。
2023-11-06 astro-ph.HE
From proto-neutron star dynamo to low-field magnetars
通过首次模拟发电机产生磁场后的磁热演化，研究提出低场磁星源于原中子星内的 Tayler–Spruit 发电机，并解释其弱偶极场、强小尺度场及 X 射线爆发。
2025-01-08 astro-ph.HE
Gravitational wave signature of proto-neutron star convection: I. MHD numerical simulations
引力波提供了一个独特的和强大的机会，约束动力学在内部的原中子星在核心坍缩超新星。对流运动在中子星磁场的产生中起着重要的作用，这可以解释在快速旋转的情况下磁星的形成。通过对一个仅限于对流区的模型进行后处理的三维MHD模拟，在滞弹性近似下计算了原中子星对流及其相关发电机的引力波辐射。我们考虑两种不同的原始中子星的结构代表早期（对流层）和晚期（当恒星几乎完全对流）。在慢旋转状态下，引力波的发射遵循一个宽光谱，峰值大约是周转频率的三倍。在这种情况下，与非磁化模拟相比，包含磁场略微降低了幅度，而不会显著改变频谱。快速旋转会显著改变振幅和频谱。振幅增加到几千倍。频谱的特征在于与惯性模式相关联的几个峰，其频率与旋转频率成比例。使用简单的物理参数，我们得出的缩放，定量再现这些数值结果的几个方面。我们还观察到一个多余的低频引力波，这出现在过渡到一个强场发电机的特点是一个强大的轴对称环形磁场。发电机作用的这种特征可以用来限制未来引力波探测中原中子星的发电机效率。
2021-10-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Turbulent Dynamo Action in Binary Neutron Star Mergers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
研究双中子星并合中磁场的湍流放大机制及其对后续演化的影响。
2026-09-24 astro-ph.HE gr-qc
Numerical simulations of the Tayler-Spruit dynamo in proto-magnetars
本研究通过三维直接数值模拟原中子星内部的稳定分层球形Couette流，发现Tayler不稳定性驱动的两条亚临界发电机分支，其偶极分支磁场强度符合磁星观测约束，为磁星形成提供了数值依据。
2023-08-26 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
MRI-driven dynamo at very high magnetic Prandtl numbers
由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的发电机被认为在吸积盘的动力学中起着重要作用，并且还可以解释磁星中存在的极端磁场的起源。它的饱和度是一个重要的悬而未决的问题，已知是特别敏感的扩散过程，通过磁普朗特数Pm（粘度比电阻率）。尽管它与原中子星和中子星合并残留物有关，但高Pm的数值挑战机制在很大程度上仍然是未知的。使用零净通量剪切箱模拟不可压缩近似，我们研究了MRI驱动的发电机在前所未有的高值的Pm达到256。模拟结果表明，应力和湍流能量与Pm成正比，直到适度高的值（$\mathrm{Pm} \sim 50$）。在较高的Pm，他们过渡到一个新的制度与平台无关的Pm为$\rm Pm \gtrsim 100$。这种趋势是独立的雷诺数，这可能表明一个渐近制度的能量注入和耗散是独立的扩散过程。有趣的是，大的Pm值不仅会导致强烈的小尺度磁场，而且会在盒子的最大尺度上产生更有效的发电机。
2022-09-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Complex dynamical regimes of the Tayler-Spruit dynamo
Observatoire de Genève, Université de Genève（日内瓦天文台，日内瓦大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（天体物理、物质与辐射研究所）
研究通过三维模拟揭示了Tayler-Spruit磁流体动力学的复杂动力学模式及其对中子星磁场的影响。
2026-09-30 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Pns dynamo: Theory and observations
我们简要地回顾了湍流平均场发电机行动的质子中子星，受到对流和中子指不稳定性在早期演化阶段。通过求解具有最简单的$α$ -淬火模型的平均场感应方程，我们估计所产生的磁场的强度。如果质子中子星的初始周期很短，那么产生的大尺度场（$> 3 \times 10^{13}$ G）非常强，超过了中子星表面的小尺度场;而如果旋转是中等的，那么质子中子星形成时或多或少有标准的偶极场（$< 3 \times 10^{13}$ G），但表面的小尺度磁场强于偶极场。如果自转非常慢，那么平均场发电机就不工作，中子星就没有全局场。
2011-01-10 astro-ph.HE
A large-scale magnetic field produced by a solar-like dynamo in binary neutron star mergers
本研究通过广义相对论下的高分辨率模拟，发现磁旋转不稳定性驱动的 $αΩ$ 发电机机制能在双中子星合并遗迹中建立大尺度磁场，产生相对论性外流和质量抛射，为短伽马射线暴和千新星提供引擎。
2024-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Field Amplification via Protostellar Disc Dynamos
我们数值研究了通过$αΩ$发电机在原恒星盘中产生磁场以及由此产生的磁流体动力学（MHD）驱动的外流。我们发现，对于小的无量纲发电机参数$α_d$的值的极向场的增长率$σ\propto Ω_K \sqrt{α_d}$指数，在饱和到一个值$\propto \sqrt{α_d}$。发电机激发偶极和八极模，但四极模被抑制，因为种子场的对称性。初始种子场太弱，推出MHD外流被发现足以增长到发射风观测相关的质量通量的顺序$10^{-9} M_{\odot}/\rm{yr}$金牛座T星。这表明$αΩ$ -发电机可能产生了足够强的磁场来发射观测到的外流。
2018-03-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
A post-hypercritical accretion small-scale dynamo in newborn neutron stars
Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所空间天体物理学和行星科学研究所）
研究新生中子星中超临界吸积后的小尺度发电机，通过六个局部三维电阻磁流体动力学模拟，探索不同参数影响，发现磁场能有效放大，饱和磁能低于均分，中微子冷却影响小，支持磁场重新出现情景。
2026-07-27 astro-ph.HE
Effects of dynamo magnetic fields on observational properties of Accreting Millisecond X-ray Pulsars
本文研究了在低质量X射线双星中快速旋转的中子星--吸积毫秒X射线双星。这些系统显示出相干的X射线脉动，当吸积流被磁性引导到恒星表面时产生。在这里，我们已经建立了吸积毫秒X周围的吸积盘的基本方程，在有发电机存在的情况下，射线吸积在盘的内部产生磁场，我们还建立了盘的内部区域的结构方程的数值方法，最高吸积率足以使盘的内部区域被辐射压和电子所压倒。散射最后，我们用发电机磁场对吸积毫秒X射线谱的影响检验了我们的结果。
2020-08-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Convection and Dynamo in Newly-born Neutron Stars
为了研究原中子星中磁流体动力学（MHD）对流及其发电机活动的性质，通过求解可压缩MHD方程、耦合核物质状态方程和简化的轻子输运方程，建立了“盒子中的PNS”模拟模型.作为示范，我们将其应用于两种不同内部结构的PNS模型：完全对流模型和球壳对流模型。通过改变模型的自旋速率，研究了PNS内部运行的对流和发电机的旋转依赖性。我们发现，作为旋转分层对流的湍流输送的结果，在所有的模型中的流动和热力学场的大尺度结构的发展。根据自旋速率和对流区的深度，不同的配置文件的大尺度结构，这可以被物理上理解为稳态解的“平均场”运动方程。除了这些流体动力学结构，在所有模型中，具有$\mathcal{O}(10^{15})$ G的大尺度磁分量也自发地组织在无序缠结的磁场中。自旋速率越高，大尺度磁分量越强。有趣的是，作为一个整体的趋势，完全对流模式比球壳对流模式具有更强的大尺度磁分量。对流区越深，对流涡的尺寸越大。因此，旋转约束的对流似乎更容易实现在完全对流模式，导致在那里的大规模发电机的效率更高。为了更好地理解NS磁场变化的原因，我们需要在更宽的参数范围内研究PNS发电机。
2021-11-03 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Evolution of proto-neutron stars to pulsars, magnetars and central compact objects
Istanbul Technical University（伊斯坦布尔理工大学）
该研究提出中子星在原中子星阶段经历发电机过程，产生不同磁场特征，解释磁星与脉冲星的磁场差异及中心致密天体的磁场形成机制。
2026-01-07 astro-ph.HE
Origin of magnetar-scale crustal field in PSR J1852+0040 and "frozen" magnetars
讨论了Kes 79超新星遗迹中的一颗中子星PSR J1852+0040--中心致密天体（CCO）中强地壳磁场的起源。考虑到其相对较长的现代自旋周期，我们得出结论，该领域不能通过发电机机制产生。如果这颗中子星确实是一颗磁星，其磁场在一次强回落事件中被淹没，那么它就反对磁星中的发电机场起源。除此之外，Kes 79不是正常磁星的近亲。发现一颗具有毫秒周期和强地壳场的反磁星，例如，由于大脉冲分数，将是发电机场起源的证据。这种源的存在与目前中子星统一的标准图象是一致的。然而，具有淹没场的磁星的比例可能很小--占CCO总数的百分之几。
2013-07-11 astro-ph.HE
Generation of strong magnetic fields in a nascent neutron star accounting for the chiral magnetic effect
我们提出了在中子星（NS）中产生最强磁场的平均场发电机模型$B\sim 10^{15}\,{\rm G}$，该模型解释了该NS的超新星（SN）祖先中的冲击驱动的手征磁效应（CME）。在一个狭窄的冲击波阵面处，存在于流入物质中的初始磁场急剧上升，其温度跃变是CME的起源，CME显著地战胜了等离子体中库仑碰撞引起的自旋翻转对CME的擦除。感应方程中不稳定项$\nabla\times (α{\bf B})$给出的激波后面的磁场增长，在一次成功的SN爆炸抛出质子中子星的地幔后停止。结果，这种爆炸中断了强磁化等离子体从激波到NS表面的传输，并导致磁场饱和。假设原恒星是刚性自转的，我们采用了平均场发电机，它类似于标准磁流体力学（MHD）中已知的$α^2$ -发电机。我们的模型的新颖之处在于，$α^2$ -发电机是基于粒子物理学的概念，应用于MHD，而不是由镜像不对称的对流涡流在旋转对流。
2020-01-22 astro-ph.HE hep-ph
Jet-driven explosion of an accretion-induced white-dwarf collapse via a magnetorotational dynamo
该研究通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，发现磁转动发电机在吸积诱导坍缩中放大磁场并驱动喷流，为伽马射线暴和磁星形成提供机制。
2025-09-24 astro-ph.HE gr-qc
General-Relativistic Gauge-Invariant Magnetic Helicity Transport: Basic Formulation and Application to Neutron Star Mergers
本研究提出广义相对论等离子体中磁螺旋度输运的协变规范不变公式，并首次将其应用于双中子星并合分析，发现并合遗迹外层存在全局螺旋度通量，可能影响后续大尺度磁场放大。
2025-07-30 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Amplifying magnetic fields of a newly born neutron star by stochastic angular momentum accretion in core collapse supernovae
我提出了一个新的机制，以提高磁场放大新诞生的中子星在核心坍缩超新星。在这种机制中，它在抖动喷流爆炸机制中运行，并在湍流对规则磁场的放大之上，核心坍缩超新星中随机角动量的吸积形成了具有强初始磁场但旋转缓慢的中子星。吸积气体的角动量变化是抖动喷流爆炸机制所特有的，它对中子星表面附近的吸积质量的磁场施加了一个变化的方位角切变。我认为，这可以形成一种放大效应，我称之为随机欧米茄（S $ω$）效应。在普通的$αω$发电机中，旋转具有恒定的方向和值，因此提供恒定的方位角剪切，而对流具有随机行为。在S $ω$发电机中，随机角动量不同于湍流，因为它在大尺度上运行，并且它不同于规则的旋转剪切，因为它是随机的。基本的假设是，由于角动量轴的方向从一个吸积插曲到下一个，吸积插曲的旋转流拉伸磁场，在前一个插曲放大。我估计单独的S $ω$发电机的放大因子为$\approx 10$。我推测，S $ω$效应解释了最近的一项发现，即许多中子星生来就具有强磁场。
2019-08-22 astro-ph.HE
Modeling astrophysical outflows via the unified Dynamo-Reverse Dynamo mechanism
在广泛的天体物理学背景下，统一的动力-反向动力（Dy-RDy）机制，能够同时产生大规模的外流和磁场从周围的微观水库，探索。Dy-RDy机制是通过霍尔磁流体力学推导的，它统一了磁场和流体涡量的演化。它还引入了一个内在的长度尺度，离子趋肤深度，允许适当的归一化和分类的微观和宏观尺度。大规模的阿尔文马赫数$\mathcal{M}_{A}$，定义的相对“丰度”的流场的磁场被证明是绑定到一个微观尺度的长度，反映了周围的短尺度水库的特点。发电机（Dy），优先产生大规模的磁场，是占主导地位的模式时，环境湍流主要是动力学，而流出产生反向发电机（RDy）是一个磁主导的湍流水库的主要表现。据证实，有效的RDy可能是许多观测到的具有$\mathcal{M}_{A} \gg 1$的天体物理外流的来源。
2015-01-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
MRI-driven $αΩ$ dynamo at high Pm numbers
本研究通过分层剪切盒模拟和新技术计算发电机系数，探讨了高磁普朗特数区间下 MRI 驱动的 $αΩ$ 发电机机制，发现平均磁场及发电机系数随 Pm 增加而增强，使发电机周期缩短、增长率加快，预测磁场放大应至少增加约 5 倍。
2025-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Electromagnetic counterparts of binary neutron star mergers leading to a strongly magnetized long-lived remnant neutron star
我们探讨了在大质量中子星合并后残留的大质量中子星存在$\gtrsim 0.5\,$ s的情况下，与双中子星合并有关的电磁对应物。在这项研究中，我们采用了长期的广义相对论中微子辐射磁流体动力学模拟平均场发电机效应获得的外流轮廓。我们发现，如果残余中子星的磁场被发电机效应显著放大，则高光度的同步辐射余辉可以与合并事件相关联。我们还对Kilonovae进行了辐射传输计算，发现在磁场高度放大的情况下，Kilonovae在早期可以是明亮的，而在几天内光发射迅速下降，并且在近红外波长处的长持续（$\sim 10\,{\rm d}$）发射非常明亮。所有这些特征在GW 170817中都没有发现，这表明在GW 170817中形成的合并残余中子星可能在几百毫秒内坍缩成黑洞，或者磁场放大可能是一个微小的影响。
2022-08-30 astro-ph.HE gr-qc
A fully covariant mean-field dynamo closure for numerical 3+1 resistive GRMHD
天体物理学中通常遇到的强大高能现象总是涉及物理引擎，如中子星和黑洞吸积盘，其特征是高度磁化的等离子体，强引力场和相对论运动的组合。近年来，广义相对论MHD（GRMHD）的数值方案已经发展到模拟这样的系统的多维动力学，包括演化时空的可能性。这种计划也已超出了理想的限制，包括电阻率的影响，在试图模拟耗散的物理过程作用于小尺度（次网格效应）的全球动态。沿着同样的思路，磁场可以通过湍流发电机过程的存在而被放大，这经常被用来解释吸积盘和中子星所需的高磁化强度。在这里，我们提出，第一次，进一步扩展，包括一个平均场发电机行动的框架内的数字3+1（电阻）GRMHD的可能性。提出了一个完全协变发电机闭包，在类比经典理论，假设一个简单的α效应的同动框架。它的实施到一个有限差分格式的GRMHD在动态时空[的X-ECHO代码：（Bucciantini和Del Zanna 2011）]，并提出了一组数值测试，并在可能的情况下与解析解进行比较。
2012-09-14 astro-ph.HE gr-qc math-ph
Tayler-Spruit dynamo in stably stratified rotating fluids: Application to proto-magnetars
本研究利用 MagIC 三维 MHD 模拟考察稳定分层旋转 PNS 中的 Tayler–Spruit 发电机，验证强分层下的自持放大与 Fuller 等标度律，发现间歇性状态，并标定磁星形成及恒星角动量输运模型。
2024-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Generation of strong magnetic fields in old neutron stars accounting for continuous chiral magnetic effect
提出了一个新的反常磁流体动力学（AMHD）平均场发电机模型，该模型考虑了中子星（NS）的磁化手征（超相对论）等离子体的平均自旋（极化）。为了简单起见，我们考虑一个非超流NS与它的刚性旋转也忽略任何物质湍流（对流）内的恒星。这样，我们恢复手征磁效应（CME）作为一个可能的来源的种子，足够强的磁场，$B\sim 10^{13}\,\text{G}$，放大到值$B\gtrsim 10^{18}\,\text{G}$在旧NS的，具有年龄$t\gtrsim 10^6\,\text{yr}$。在AMHD模型中提出的重要问题是，尽管致密NS等离子体中库仑碰撞的快速自旋翻转导致相应的质子中子星中$μ_5\to 0$在较早的时期消失，但为这些年龄提供CME的手征不平衡$\partial_tμ_5 (t)\neq 0$仍在持续演化。与传统的平均场发电机不同，该模型中的发电机驱动器是由恒星演化前期产生的磁场产生的。这使得我们的模型基本上是非线性的。
2020-04-01 astro-ph.HE hep-ph
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
How can newly born rapidly rotating neutron stars become magnetars?
在一个新诞生的（高温和开普勒旋转）中子星中，r模不稳定性可以导致恒星的差异旋转，这将使种子极向磁场（$\sim 10^{11}$ G）产生超高（$\sim 10^{17}$ G）的环向场分量。随后，屈服于泰勒不稳定性，环向场可以部分地转化为新的极向场。通过这样的发电机过程，新诞生的中子星以足够快的速度旋转，可以在$\sim 10^{2-3}$ s的时间尺度上变成磁星，表面偶极磁场为$\sim10^{15}$ G。伴随着场的放大，由于r模不稳定性，特别是环向场引起的非轴对称恒星形变，恒星可以通过引力波辐射自旋下降到$\sim5$ ms的周期。这种情况提供了一个可能的解释，为什么残留的中子星形成于伽马射线暴和超亮超新星可能是毫秒磁星。
2014-04-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
Unified treatment of mean-field dynamo and angular-momentum transport in magnetorotational instability-driven turbulence
本文通过直接统计模拟建立统一平均场模型，同时处理MRI驱动湍流中的大尺度发电机与角动量输运，揭示旋转-剪切-电流效应和旋转-剪切-涡量效应分别产生径向和垂直磁场，并给出相关输运系数的显式形式。
2023-11-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.plasm-ph
Producing Magnetar Magnetic Fields in the Merger of Binary Neutron Stars
双星合并会导致流体中湍流和不稳定性的发展，如开尔文-亥姆霍兹剪切不稳定性，从而导致磁场的大幅放大，从而驱动小尺度发电机活动。为了正确地解决这种不稳定性，并获得正确的磁场放大，需要采用的决议，目前是不可行的全球广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的BNS合并。在这里，我们提出了一个亚网格模型，允许全球模拟考虑到小规模的放大的磁场，这是由发展中国家合并的湍流。假设发电机饱和，我们表明，磁级场（$\sim 10^{16}\,{\rm G}$）可以很容易地达到，因此，预计从合并磁化BNS。总的磁能可以达到$\sim 10^{51}\,{\rm erg}$，因此合并后的残余物可以发出强烈的电磁信号，并可能产生短暂的伽马射线暴。
2015-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino-driven explosions of ultra-stripped type Ic supernovae generating binary neutron stars
我们研究了超剥离超新星的爆炸特征，这是超剥离超新星产生双星中子星的候选者。作为第一步，我们进行恒星演化模拟裸露的碳氧核心的质量从1.45到2.0 $M_\odot$，直到铁芯变得不稳定，并开始崩溃。然后，我们使用这些恒星演化的结果作为初始条件进行轴对称流体力学模拟光谱中微子输运。所有模型都表现出由中微子加热驱动的成功爆炸。诊断爆炸能量、喷出物质量、Ni质量和NS质量通常为$\sim 10^{50}$ erg、$\sim 0.1 M_\odot$、$\sim 0.01M_\odot$和$\approx 1.3 M_\odot$，它们与SN 2005 ek等快速演化和发光瞬变的观测结果相一致。我们还发现，超剥离的SN是一个候选人，以产生次级低质量NS在所观察到的紧凑的双星，如PSR J 0737 -3039。
2015-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
MRI-driven $α-Ω$ dynamos in protoneutron stars
磁星是一种高度磁化的中子星，可以产生X射线和软伽马射线辐射，其偶极子为$10^{14}$ G到$10^{15}$ G。快速旋转的质子中子星（PNS）的磁共振成像（MRI）对磁场的放大是解释磁星形成的一个很有前途的机制。最近的全球模型支持这种情况，表明小尺度湍流可以产生具有磁星强度的偶极子。然而，浮力和密度分层对MRI产生偶极子的效率的影响仍然是未知的。我们评估的密度和熵的配置文件的MRI发电机在一个全球性的快速旋转的PNS模型，它侧重于其外部分层区域，是稳定的对流的影响。使用伪谱码MagIC，我们进行了三维Boussinesq和滞弹性MHD模拟在球形几何与显式扩散。我们进行了参数研究，在其中我们调查不同的近似和热扩散的效果。我们得到一个自我维持的湍流MRI驱动发电机。这证实了我们以前的大部分不可压缩的结果，一旦密度重新缩放。MRI还产生非主导赤道偶极子，其代表平均磁场强度的约4.3%。有趣的是，在存在密度梯度的情况下，轴对称磁场在大尺度下随时间振荡，这可以被描述为平均场$αΩ$发电机。浮力在赤道平面中抑制湍流，但总体上具有相对较弱的影响，具有实际的高热扩散。我们的研究结果支持MRI产生类磁铁大规模磁场的能力。他们还预测了质子中子星中存在一个$αΩ$发电机，这对模拟核心坍缩超新星中的原位磁场放大可能很重要。[删节]
2022-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
On the Origin of Pulsar and Magnetar Magnetic Fields
为了解决中子星磁场的产生，特别是磁星和射电星之间的二分法，我们考虑从其他天体物理系统推断的发电机的属性。与足够低（修改）Rossby数，对流发电机被称为产生偶极占主导地位的领域，其强度与对流通量的规模，我们认为，这些预期应适用于对流原中子星在核心坍缩超新星的中心。我们分析了一套三维模拟核心崩溃，具有现实的状态方程和完整的中微子运输，在这种情况下。我们所有的祖先模型，从9个太阳质量到25个太阳质量，包括一个初始旋转的模型，都有足够强烈的原中子星对流，如果修正的罗斯比数在临界范围内，就能产生~10^15高斯量级的偶极场。因此，磁星/射电脉冲星的二分法可能部分是由于大质量恒星核心自转速率的分布而自然产生的。
2021-12-19 astro-ph.HE
Inefficiency of chiral dynamos in protoneutron stars and the early universe
Columbia University（哥伦比亚大学）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
研究揭示了手性涡旋在中子星和早期宇宙中生成磁场的效率受限于手性翻转速率，且在介质量子星中尤为显著。
2026-05-11 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Large ${\rm Pm}$ small-scale kinematic dynamo in protoneutron stars
Indian Institute of Technology Kharagpur（印度理工学院哈格普尔分校）；Indian Institute of Technology Madras（印度理工学院马德拉斯分校）；Université Paris Cité, Université Paris-Saclay, CEA, CNRS, AIM（巴黎西岱大学、巴黎萨克雷大学、法国原子能和替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学信息与方法研究所）
本研究通过模拟和理论模型，探讨了中子星前身星中湍流对流发电机如何产生磁星强磁场，发现增长率随Pm和Ra增加，并预测在大Pm极限下增长率约1 ms⁻¹。
2026-09-16 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Scaling of Small-Scale Dynamo Properties in the Rayleigh-Taylor Instability
我们推导出缩放关系的基础上自由落体和各向同性假设的运动小尺度发电机的增长率和放大因子的过程中的混合，饱和和衰减阶段的瑞利-泰勒不稳定性（RTI）在完全电离等离子体。的标度关系进行测试，使用组的三维，粘阻MHD模拟的RTI，并发现保持在饱和阶段，但表现出的差异在混合和衰变阶段，这表明需要放松自由落体或各向同性的假设。应用的标度关系允许在运动发电机阶段的净放大的磁能的定量预测，因此，确定是否的磁能要么保持在所有的速度尺度或达到均分与至少一些尺度的湍流动能在实验室和天体物理的情况下。作为一个例子，我们认为在RTI不稳定区域的外层包络的二进制中子星合并的发电机和预测的小规模发电机的运动学制度结束的纳秒的时间尺度上，然后达到饱和的时间尺度为微秒，这都是快的毫秒弛豫时间的合并后。
2021-11-03 astro-ph.HE physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Fast fossil rotation of neutron star cores
有人认为，中子星的超流核相对于地壳超旋转，因为分层阻止了核对电磁制动力矩的响应，直到相关的耗散（粘性或爱丁顿-斯威特）时间尺度过去，这可能超过~10^3年，比埃克曼时间尺度长得多。因此，在一些年轻的类星体中，如果磁壳核耦合受到抑制，例如浮力、磁力线拓扑结构或超流体中存在未凝聚的中性成分，那么今天地核的旋转就是其诞生时旋转的化石记录。持续的核心超旋转在几个方面改变了我们对中子星的看法，允许通过持续的发电机作用产生磁场，并增强流体动力学不稳定性的引力波发射。
2012-10-22 astro-ph.HE
Large-Scale Dynamos Driven by Shear-Flow-Induced Jets
University of Wisconsin–Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of Colorado, Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；Dutch Institute for Fundamental Energy Research（荷兰基础能源研究所）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本文针对剪切流诱导喷流驱动的发电机，建立解析理论并开展大规模三维模拟，揭示了平均涡度效应驱动大尺度磁场生成的机制，该机制可应用于双中子星并合等系统，为多信使天文学提供信号。
2026-08-14 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn
Heat transport and convective velocities in compositionally-driven convection in neutron star and white dwarf interiors
该研究通过混合长度理论与数值模拟，探究中子星和白矮星内部成分驱动对流的热输运特性，发现两种对流状态及转变规律，修正了对流速度等结果，对白矮星磁场的结晶驱动发电机解释提出质疑。
2023-04-07 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Covariant and 3+1 Equations for Dynamo-Chiral General Relativistic Magnetohydrodynamics
相对论等离子体中初始种子磁场的指数放大是天体物理学中的一个重要课题，从早期宇宙的条件到中子星的内部。虽然湍流等离子体中的发电机作用经常被引用，但近年来一种新的量子起源机制越来越受到关注，即手征磁效应（CME）。这一点在半金属中已经被发现，而且很可能在重离子碰撞实验中形成的夸克-胶子等离子体中也有作用，在那里产生了自然界中最高的磁场，高达B~ 10 ^18 G。这种效应预计将生存，即使在大的流体力学/MHD尺度，它是基于手性异常，由于左，右手相对论费米子之间的不平衡的组成等离子体。这种不平衡导致了与外部磁场平行的电流，这与经典MHD中α发电机作用的机制完全相同。在这里，我们延伸的手征和发电机效应之间的密切平行相对论等离子体，我们提出了一个统一的，完全协变的制定广义欧姆定律。此外，我们首次推导了3+1广义相对论MHD方程的手征等离子体在平坦和弯曲的时空，鉴于在紧凑的对象，特别是磁星的CME的数值研究，或发电机，CME和重联的非理想磁效应之间的相互作用。
2018-06-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Magnetic energy production by turbulence in binary neutron star mergers
同时探测并合中子星双星的电磁波和引力波辐射将大大有助于它们的发现和解释。通过研究中子星合并条件下局部高分辨率模拟中磁场的湍流放大，我们证明了在整个合并过程中存在磁能级（~10^16）G场。我们发现，小尺度的湍流发电机转换成磁场的合并时间尺度上的随机动能的60%。由于湍流磁能通过加速相对论电子的重联事件而消散，因此湍流可以促进轨道动能到辐射的转换。如果10^53尔格的轨道动能中有10^-4通过重联得到处理，并产生15-150 keV波段的辐射，那么200 Mpc时的注量将为10^-7尔格/cm ^2，这就有可能使大多数在先进的LIGO和室女座探测体积中合并的中子星被雨燕BAT探测到。
2013-03-06 astro-ph.HE
General-relativistic neutrino-radiation magnetohydrodynamics simulation of seconds-long black hole-neutron star mergers: Dependence on initial magnetic field strength, configuration, and neutron-star equation of state
本研究通过多种设置的数值相对论模拟，揭示黑洞-中子星并合后数秒内的普适演化过程，还发现无赤道对称模型的磁层极性反转、初始环向磁场模型的盘与磁层倾斜等新现象，解释了强坡印廷光度阶段的终止机制。
2023-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Laminar and turbulent dynamos in chiral magnetohydrodynamics. II. Simulations
使用直接数值模拟（DNS），我们研究层流和湍流发电机在手征磁流体动力学（MHD）与一组扩展的方程，占额外的贡献，由于手征磁效应（CME）的电流。这种量子现象起源于存在磁场时左右手相对论费米子之间的不对称性，并产生了手征发电机。结果表明，磁场演化过程分为三个阶段：（1）小尺度手征发电机不稳定性;（2）产生手征磁驱动湍流，并由于新的手征效应（α_mu效应）激发大尺度发电机不稳定性;（3）磁螺旋度饱和，磁场增长受总手征的守恒定律控制. $α_μ$效应在大的流体和磁雷诺数下占主导地位，并且与动力学螺旋度无关。数值模拟中测量的大尺度磁场的增长率及其特征尺度与基于平均场论的理论预测吻合得很好。先前讨论的两阶段手征磁场方案不包括阶段（2），在阶段（2）期间，磁场变化的特征尺度可以增加许多数量级。基于数值模拟的结果，讨论了早期宇宙和原中子星的相对论等离子体中CME和手征效应的相关性。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
MRI turbulence in vertically stratified accretion discs at large magnetic Prandtl numbers
本文通过三维垂直分层等温盘局部模拟，研究大 Pm 下 MRI 湍流与发电机，给出 α 和磁场能量的 Pm 幂律标度及高 Pm 平台，并结合谱分析解释中平面与大气动力学。
2024-04-09 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Laminar and turbulent dynamos in chiral magnetohydrodynamics-I: Theory
具有相对论性粒子的等离子体的磁流体动力学（MHD）描述必然包括额外的新领域，与轴向电荷相关联的手性化学势（即，右手和左手相对论费米子之间的数量差异）。该手性化学势对等离子体的电流密度（\emph{chiral magnetic effect}）产生贡献。我们提出了一个自洽处理的\emph{chiral MHD equations}，其中包括反反应的磁场上的手征化学势和它的相互作用与等离子体速度场。一些新的现象被展出。首先，我们表明，手征磁效应的不可压缩流的Alfvén波的频率降低，可压缩流的Alfvén波和快磁声波的频率增加，并降低慢磁声波的频率。其次，我们表明，除了众所周知的层流手征发电机效应，这是不相关的流体运动，有一个发电机所造成的共同作用的速度剪切和手征磁效应。在湍流的平均动力学螺旋度消失的存在下，推导的平均场手征MHD方程描述了由手征α效应引起的湍流大尺度发电机，这对于大的流体和磁雷诺数是占主导地位的。手征α效应是由于手征磁效应和由缠结磁波动（其由剪切速度波动引起的大尺度磁场的缠结产生）产生的小尺度电流的波动的相互作用。这些发电机效应可能对早期宇宙、中子星和夸克-胶子等离子体的动力学产生有趣的影响。
2017-09-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Turbulent magnetic field amplification in binary neutron star mergers
磁场被认为在两颗中子星合并的动力学和抛射机制中起着关键作用。广义相对论磁流体动力学（MHD）模拟提供了一个独特的机会，解开正在进行的物理过程的细节。然而，目前的数值研究受到严重限制的事实是，任何负担得起的决议仍然不足以完全捕获的小规模发电机，最初由开尔文-亥姆霍兹不稳定性引发，后来来源于几个磁流体动力学过程，涉及差分旋转。在这里，我们减轻了这种限制，通过使用显式大涡模拟，一种技术，其中未解决的动态发生在亚网格尺度（SGS）的额外条款，这是解决领域及其衍生物的功能建模。高阶数值格式、高分辨率和梯度SGS模型的结合使我们能够捕捉到双星中子星合并过程中产生的小尺度发电机。在这里，我们遵循合并后的第一个50毫秒，第一次，我们发现数值收敛的磁场放大，在空间尺度上的综合能量和光谱分布。我们还发现，在合并后的$5$ ~ms左右，残余物中的磁场的平均强度在$\sim 10^{16}$ ~G处饱和。在$20-30$ ~ms之后，环形和极向磁场分量都连续增长，由提供缓慢逆级联的绕组机构馈送。我们没有发现磁旋转不稳定性的明确线索，也没有显着的影响，磁场的角动量在我们的模拟中的残余物的重新分配，可能是由于非常动荡和动态拓扑结构的磁场在所有阶段，与小规模的组件在很大程度上占主导地位的大规模。
2022-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Flares, jets and quasi-periodic outbursts from neutron star merger remnants
通过含亚格子发电机的数值相对论模拟，研究发现强磁化HMNS并合早期可产生准周期电磁耀发与轻度相对论喷流，或解释SGRB前兆及其千赫兹子结构。
2023-04-05 astro-ph.HE
On the Origin of Magnetar Fields: Chiral Magnetic Instability in Neutron Star Crusts
本文提出中子星壳层中的手征磁不稳定性可在数十年化学不平衡条件下放大磁场，自然产生磁螺旋度，为磁星强磁场起源提供基于微观物理的新机制。
2024-08-09 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Magnetars from Neutron Star--White Dwarf Mergers: Application to Fast Radio Bursts
人们普遍认为，磁星可能诞生于核心坍缩超新星（SNe）、双星中子星（BNS）或双星白矮星（BWD）的合并，或白矮星的吸积诱导坍缩（AIC）。在本文中，我们研究磁星是否也可以产生于中子星-白矮星（NSWD）合并，由FRB 180924的快速射电暴（FRB）的动机可能来自磁星出生在\cite{mar19}建议的BNS/BWD/AIC通道。通过初步的计算，我们发现，不稳定质量转移的NSWD合并可能导致NS获得一个超强的磁场通过发电机机制，由于差分旋转和对流，或可能通过磁通量守恒的情况下，一个化石场。如果NSWD合并确实可以产生磁星，那么这样的物体可以在耀斑磁星的框架内产生至少一个类似FRB 180924的FRB子集，因为NSWD合并的最终残余物的喷出物，局部环境和宿主星系类似于BNS/BWD/AIC通道。这个NSWD通道也能够很好地解释FRB 180924和FRB 180916.J0158+65的观测特性，在本地环境和宿主星系的大范围内。
2020-04-09 astro-ph.HE
Binary neutron star mergers as the source of the highest energy cosmic rays
本文提出超高能宇宙射线源于双中子星并合，其引力驱动发电机产生的喷流因BNS质量范围狭窄而几乎相同，从而解释了UHECRs的狭窄刚度范围，并指出超100 EeV的UHECRs为$r$-过程核，且预测10 PeV以上中微子与引力波存在重合。
2025-02-13 astro-ph.HE hep-ph
Long-term evolution of a merger-remnant neutron star in general relativistic magnetohydrodynamics I: Effect of magnetic winding
在完全广义相对论下，对由中子星合并形成的大质量中子星进行了长期的理想和电阻磁流体动力学（MHD）模拟。中微子辐射输运效应考虑在我们以前的文件。模拟是在轴对称和不考虑发电机的影响作为第一步。在理想的磁流体力学中，残余中子星的差速旋转在种子极向场存在的情况下通过绕组放大磁场强度，直到电磁能量达到中子星的旋转动能$E_{\rm kin}$的$\sim 10\%$。达到最大电磁能量的时间尺度取决于初始磁场强度，对于初始最大磁场强度为$\sim 10^{15}$ G的情况，时间尺度为$\sim 1$ s。在通过绕组显著放大磁场强度之后，磁制动将初始差动旋转状态强制为近似刚性旋转状态。在存在电阻率的情况下，放大仅在电阻时间尺度内继续，并且如果达到的最大电磁能量小于$E_{\rm kin}$的$\sim 3\%$，则近似地保持初始差分旋转状态。在本上下文中，合并后的质量喷射主要是由中微子照射/加热和磁绕组效应引起的质量喷射只起次要作用。
2021-02-02 astro-ph.HE
Radio Transients from the Accretion Induced Collapse of White Dwarfs
长期以来，人们一直认为，在某些情况下，当白矮星（WD）生长到克拉塞卡极限时，它可以经历吸积诱导坍缩（AIC），形成快速旋转的中子星。然而，到目前为止，对这类事件的探测还没有被发现，这可能是因为光学的、类似超新星的发射预计是暗淡和短暂的。在这里，我们提出了一个新的签名AIC：一个短暂的无线电源持续了几个月。快速旋转，伴随着磁通冻结和发电机动作，可以在坍缩期间将WD的磁场增长到磁星强度。这颗新诞生的磁星的自旋下降产生了一个脉冲星风星云（PWN），其周围的喷出物约为0.001-0.1Msun。我们的计算表明，来自PWN的同步辐射可能在射电中被探测到，即使磁星的磁场相当适中，约为2* 10 ^14 G，初始自旋周期约为10 ms。在1.4 GHz下探测极限为1 mJy的巡天观测中，在任何给定的时间都可以看到高于阈值约4（f/10^-2）的结果，其中f是AIC速率与Ia型超新星速率的比值。如果某些合并产生的是大质量的中子星而不是黑洞，那么双星中子星也会产生类似的情况。最后，我们讨论了这些类型的无线电源的可探测性在一个时代的设施与高测绘速度。
2012-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves from Neutron Stars: A Review
中子星是引力波的极好发射体。将物质挤压到核密度之外会引发奇异的物理过程，其中许多过程会以相对论速度剧烈地转移大量质量，破坏时空并产生大量的引力辐射。我回顾了中子星产生引力波的机制。这包括来自射电和毫秒恒星、磁星、吸积系统和新生中子星的引力波，其机制包括磁和热弹性变形、各种恒星振荡模式和核心超流体湍流。我还专注于从引力波探测中可以学到什么物理学，以及需要进行额外的研究才能充分理解起作用的主要物理过程。
2015-08-26 astro-ph.HE gr-qc
Angular Momentum Transport in Proto-Neutron Stars and the Fate of Neutron Star Merger Remnants
无论是旋转的大质量恒星的核心坍缩，还是中子星（NS）双星的合并，都导致了热的、差异旋转的NS残余物的形成。内部角动量输运过程（“粘性”）消除差异旋转的时间尺度对残余物的长期稳定性和NS状态方程具有关键影响。引导的非旋转模型的冷却原NS，我们估计的主要来源的粘度使用外部施加的角速度剖面$Ω(r)$。虽然磁旋转的不稳定性提供了有效的粘度在大半径的主要来源，对流和/或Spruit-Tayler发电机占主导地位的合并残留物的核心，其中$dΩ/dr \geq 0$。此外，残余核心中的粘性时间尺度足够短，固体旋转将比物质从旋转支撑的外层吸积更快。在这些结果的指导下，我们开发了一个玩具模型，合并残余核心如何增长的质量和角动量，由于吸积。我们发现，合并残留物具有足够大的质量和缓慢旋转的初始核心可能会崩溃黑洞通过信封吸积，即使当总残留物的质量小于通常认为的阈值$\approx 1.2 M_{\rm TOV}$形成一个稳定的固体旋转NS残留物（其中$M_{\rm TOV}$是最大的非旋转NS质量支持的EOS）。这定性的合并后残留物的演变和稳定性标准的新图片有重要的影响，预期的电磁同行从二进制NS合并和多信使约束NS状态方程。
2022-08-22 astro-ph.HE
Generating ultra-compact neutron stars with bosonic dark matter
本研究探究掺自相互作用标量玻色暗物质的中子星性质，发现可形成核心半径小于7千米、最大质量达3.4倍太阳质量、紧致度超1/3的稳定超紧致构型，可解释反常致密星观测并约束暗物质自相互作用。
2024-12-10 astro-ph.HE nucl-th
