GRB 101225A as Orphan Dipole Radiation of a Newborn Magnetar with Precession Rotation in an Off-Axis Gamma-Ray Burst
GRB 101225 A的不寻常的多波长光变曲线被重新审视，假设它是来自一个由新生磁星提供动力的离轴GRB。通过将其喷流结构参数化为高斯函数，喷流核的半张角为$1.67^{\rm o}$，我们证明了其光学余辉光变曲线与前向激波模型相拟合。导出的初始洛伦兹因子（$Γ_0$）为120，与射流轴的视角为$θ_v=3.7^{\rm o}$。通过对$[4900,\ 7500]$秒内观测到的X射线耀斑的分析，得到了$P=488$秒和$P=250\sim 300$秒的QPO特征，置信度为90%。在考虑磁星进动运动的情况下，假设磁星自旋下降由GW辐射主导，用磁星偶极辐射（DR）模型描述了它的全球γ射线/X射线光变曲线和QPO特征。DR喷出物的体积洛伦兹因子被限制为8，远低于$Γ_0$。通过对GRB 101225 A和极离轴GRB 170817 A的比较，我们推测GRB 170817 A中的双成分喷流的性质是同轴GRB喷流和DR喷出物的组合。GRB 101225 A将是由新生磁星驱动的CDF-S XT 2类X射线瞬态粒子群中最明亮的一个。对它的引力波辐射的可探测性也作了讨论。
2021-10-13 astro-ph.HE
The disk precession in a Be star-magnetar binary and its application to the rotation measure of FRB 20201124A
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Nanjing University（南京大学）
研究贝星-磁星双星系统中盘进动对FRB 20201124A旋转测远变化的影响
2026-02-13 astro-ph.HE
Super-Orbital Variations in Magnetar Rotation Measure Arising from the Precession of Companion Star: Implications for FRB 20220529
Central China Normal University（华中师范大学）；National Astronomical Data Center（国家天文数据中心）
该研究通过双星模型提出伴星进动导致磁星自转测量超轨道变化，应用于FRB 20220529，发现其RM演变可由182天进动周期和19度倾角解释，同时DM无显著变化反驳了赤道盘的存在。
2026-01-06 astro-ph.HE
Periodic Activities of Fast Radio Burst Repeaters from Precessing Magnetars with Evolving Obliquity
本研究构建自洽的磁陀星自转演化模型，分析进动与倾角演化规律，解释FRB重复源及SGR的周期活动成因，约束其年龄范围，预测可观测概率与活动窗口演化特征，为后续观测提供检验方向。
2024-05-14 astro-ph.HE
Signature of a magnetar central engine with precession motion in the X-ray emission of GRB 220711B
本研究在GRB 220711B的X射线余辉中发现高置信度准周期振荡信号，提出进动的超大质量磁陀星中心引擎模型可解释其辐射特征，并推算出磁陀星的初始周期与表面磁场强度参数范围。
2025-08-01 astro-ph.HE
Discovery of the Free Precession in the Magnetar SGR 1806$-$20 with the ASCA GIS
本研究通过分析ASCA GIS的X射线数据，在磁星SGR 1806-20中发现了周期约16.4千秒的脉冲相位调制，证实其源于中子星自由进动，并推测由约10^{16}高斯的环向磁场引起。
2024-04-21 astro-ph.HE
Precessing flaring magnetar as a source of repeating FRB 180916.J0158+65
最近，CHIME检测到重复FRB 180916.J0158+65的爆发率的周期性。在一类流行的模型中，快速射电暴（FRB）是由超活跃磁星在核心快速双极扩散的驱动下产生的巨大磁耀斑。我们指出，在这种情况下，磁星预计将在几个小时到几个星期的时间内自由进动。内部磁场$B\sim 10^{16}$ G使恒星变形，磁耀斑引起磁应力的突然变化。由此产生的惯性主轴的扭矩和位移能够产生显着的旋进幅度。耀斑FRB活动的各向异性，结合岁差，意味着一个强大的周期性调制的可见爆发率。磁星模型中的超强磁场提供了：（1）频繁的巨大耀斑所需的能量，（2）双极扩散的高速率，在时间尺度上释放出磁能，（3）核心温度$\sim 10^9$ K，可能高于中子超流性的临界温度，（4）强磁层扭矩，有效地使恒星自旋下降，（5）椭圆率为$ε> 10^{-6}$的变形，远大于旋转变形。这些条件导致了具有可忽略的粘性阻尼的进动，并且可以解释在FRB 180916.J0158+65中观察到的16天周期。
2020-04-23 astro-ph.HE
Axisymmetric force-free magnetosphere in the exterior of a neutron star II: Maximum storage and open field energies
磁星的磁气圈是由内部注入的能量和螺旋度逐渐演化而来。本文用数值方法得到了相对论无力磁层幂律电流模型的轴对称静态解。它们提供了关于其中存储的能量大的配置的信息。沿着一系列平衡的能量增加，并变得足以打开磁场。在恒星附近形成了一条磁通量绳，其中有大量的环向场被限制，状态超过开放场能量。这些状态在能量上是亚稳态的，多余的能量可能会以磁星爆发的形式喷射出来。
2018-01-19 astro-ph.HE
A 4.5-s Quasiperiodic Spectral Oscillation in GRB 230307A: Evidence for Free Precession of a Post-Merger Magnetar?
Nanjing University（南京大学）；Zhengzhou University（郑州大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；The University of Hong Kong（香港大学）
在GRB 230307A中探测到4.5秒准周期谱调制，支持合并后磁星作为中心引擎，并揭示其内部磁场强度及引力波辐射潜力。
2026-05-25 astro-ph.HE
Precessing magnetars as central engines in short gamma-ray bursts
短的伽马射线暴之后是长时间的X射线平台期，可能是由致密双星合并事件中磁星的诞生和流体动力学演化提供动力的。如果系统的旋转轴和磁轴不相互垂直，恒星将进行自由岁差，导致源的亮度波动。在某些情况下，旋降功率中的旋进诱导调制可以在平台的X射线通量中辨别。在这项工作中，25个X射线光变曲线与爆发表现出一个平台，适合旋进，倾斜旋转光度配置文件。根据赤池信息标准，样本中有16颗（64%）磁星显示出中等或强有力的岁差证据。此外，由于恒星的岁差周期与其四极椭圆率直接相关，拟合允许独立测量恒星因内部应力而变形的程度。假设这些变形是由于混合极面环形磁场引起的，我们发现磁能比的分布是双峰的，数据点聚集在能量相等和环形主导的分区周围。这一结果的影响，在新生磁星的引力波发射和发电机活动进行了讨论。
2021-02-06 astro-ph.HE hep-ph
The Dzhanibekov Effect as a Possible Source of Magnetar Activity
本文研究了三轴磁星中不稳定的自由进动引发的Dzhanibekov效应，发现翻转过程中的欧拉力会扰动表层力平衡导致塑性流动，从而可能触发磁星爆发和引力波发射。
2024-07-29 astro-ph.HE
Gravitational Waves by the Perturbation of a Rotating Axisymmetric Rigid Body
岁差是天体物理中产生引力波的重要机制之一。一般来说，刚体的自由进动可以由三轴体的旋转引起。在对称体的情况下，如果只有主轴与旋转轴不重合，则存在岁差。当一个对称的物体绕着它的一个主轴旋转时，这个物体不能做进动运动。然而，当围绕最大力矩的主轴旋转的对称物体的角速度存在扰动时，该物体可以具有进动运动。本文研究了旋转轴对称刚体扰动下引力波的波形及其特征。
2022-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Periodicity in fast radio bursts due to forced precession by a fallback disk
最近报道了一个快速射电暴的16天周期。我们认为，这16天的周期性可能是由于强制岁差的中子星的后备磁盘。当自转轴与盘平面的法线方向不重合时，中子星就会进动。中子星的偏心率可能是由于旋转或强磁场等，我们发现，16天的周期可以理解使用典型的质量的回落盘。极化观测和有关中子星自转周期的信息可能有助于区分不同的模型。利用后备圆盘的强迫进动，可以一起理解磁星、磁星和快速射电暴中可能观测到的进动。
2020-04-10 astro-ph.HE
Twisting, reconnecting magnetospheres and magnetar spindown
我们提出了第一个模拟的演变，强烈扭曲的磁星磁层。磁星地壳的缓慢剪切被认为会导致一系列磁层膨胀和重连事件，对应于X射线耀斑和爆发。轴对称模拟包括中子星的旋转和磁风通过轻圆柱。我们研究了如何增加扭曲影响的自旋速率的明星，发现一个戏剧性的增加自旋发生。特别壮观的是由大量过度扭曲的磁通量突然打开而引起的爆炸事件，这可能与观测到的巨型耀斑有关。这些事件伴随着短时间的超强自旋下降，导致自旋周期突然增加，例如在SGR 1900+14的巨大耀斑中观察到的。
2012-09-12 astro-ph.HE
Empirical Assessment of Aperiodic and Periodic Radio Bursts from Young Precessing Magnetars
我们分析了从FRB 121102和FRB 180916的爆发序列中确定的慢周期性，周期分别为16和160 d，同时还解决了可能与底层致密物体的自旋相关的任何快速周期性的缺乏。这两种现象都可以用一颗年轻的、高度磁化的、进动的中子星来解释，它发出的波束辐射具有明显的相位抖动。进入整体宽立体角的零星窄光束发射可以解释必要的相位抖动，但是具有25%至55%占空比的缓慢周期性将光束遍历约束为显著更小。相反，相位抖动可由产生大的延迟和像差延迟的可变发射高度引起。三轴进动的详细到达时间分析包括无线电波束的摆动和由自旋-磁矩角变化引起的可能更大的周期性扭矩。这些影响将混淆识别的快速周期性的稀疏数据集长于约四分之一的岁差周期，除非适合和删除的轨道拟合。随机自旋噪声可能比射电望远镜中的噪声大得多，可能会阻碍对数据跨度超过几天的任何快速周期性的检测。这些退相干效应会随着FRB源的老化而消失，因此它们可能会演变成具有类似银河系磁星性质的物体。
2022-04-20 astro-ph.HE
Quasi-periodic oscillations in superfluid magnetars
本文研究了在牛顿引力作用下，具有极向磁场和弹性地壳的超流磁星轴对称振荡的时间演化。扩展早期的模型，我们研究的磁弹性波谱和潜在的识别所观察到的准周期振荡（QPOs）的成分梯度和夹带的影响。我们使用双流体多方状态方程来构建我们的恒星模型，它模仿现实的成分梯度配置。结果再现了正常流体星轴对称谱的基本特征，并发现了几种具有混合性质的磁弹性波。在地核，这些振荡模仿地壳的剪切模式模式，作为这两个区域之间强动力学耦合的结果。在我们的模型中，最近的夹带配置，我们发现，他们有一个双重的频谱上的效果：核心的磁振荡的频率增强，而混合磁弹性波起源于地壳移动的频率的单流体的情况下。低频磁弹性振荡的分布，我们的模型是定性类似于观测到的磁星QPO与$ν< 155 $ Hz。\emph{In particular, some of these QPOs could represent mixed magneto-elastic oscillations with frequencies not greatly different from the crustal modes of an unmagnetised star.}我们发现，许多QPO甚至可以考虑使用一个相对较弱的极性场$B_{p} \simeq 3\cdot 10^{14}$ G的模型，因为磁振荡的超流增强。最后，我们讨论了可能的识别625和1837~…
2014-07-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Frame-dragging effects in obliquely rotating magnetars
磁星是高度磁化的中子星。对于缓慢旋转的磁星，强烈的磁场使恒星变形，使其相对于磁轴（天体对称轴）轴对称。在磁星中，旋转轴与磁轴倾斜，我们有一个倾斜的旋转体。广义相对论处理的斜旋转磁星产生的框架拖曳速度在方位角和极方向。通过求解爱因斯坦方程，得到了一阶旋转微扰和二阶磁场微扰下的恒星表面附近粒子的测地线。极坐标系拖曳速度使粒子轨道非平面化，粒子沿方位角和极坐标方向移动固定的径向距离。粒子偏离平面轨道的程度取决于磁场强度和失准角。我们发现，这种斜旋转的轴对称恒星所发射的连续引力波是非零的，并且在小失准角下，引力波的振幅更多地依赖于方位向的标架拖曳速度.相反，对于大的失准角，极坐标系拖曳速度占主导地位。这样一个错位的旋转体的能量损失更显著地取决于极坐标系拖曳速度，因此，可以显著影响磁星周围的磁层。
2020-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic-distortion-induced ellipticity and gravitational wave radiation of neutron stars: millisecond magnetars in short GRBs, Galactic pulsars, and magnetars
中子星由于磁畸变而可能产生非轴对称形变，是地基干涉测量探测器的连续引力波（GW）源。经过几十年的搜索，使用现有的GW探测器，没有证据表明GW信号来自任何脉冲星。椭圆率的上限越来越严格地限制在银河系的恒星上。在这项工作中，我们使用的椭圆率推断从假定的毫秒磁星在短伽马射线暴（SGRB），以估计其可探测性目前和未来的GW探测器。对于从SGRB数据推断的$\sim 1$ ms磁星，高级LIGO（aLIGO）和爱因斯坦望远镜（ET）的探测视界分别为$\sim 30$ Mpc和$\sim 600$ Mpc。利用SGRB毫秒磁星的椭圆率作为刻度，在假设椭圆率是磁畸变引起的情况下，我们估算了银河系中的毫秒磁星和磁星的椭圆率和引力波应变。我们发现，该结果与aLIGO O 1对银河系恒星和磁星的零探测结果是一致的。我们进一步预测，GW信号从这些恒星/磁星可能无法检测到目前设计的aLIGO探测器。ET检测器可能能够检测来自这些天线中的一些天线的一些相对低频的信号（$<50$ Hz）。受其设计灵敏度的限制，eLISA探测器似乎不适合探测来自银河系恒星和磁星的信号。
2017-07-05 astro-ph.HE
Signature of Triaxially Precessing Magnetars in Gamma-ray Burst X-Ray Afterglows
本文从Swift/XRT数据中识别出四个X射线余辉平台期具有规则流量变化的伽马射线暴，并用三轴自由进动磁星的磁偶极辐射模型成功拟合其光变曲线，为新生毫秒磁星早期进动提供了新证据。
2024-11-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Emission Properties of Periodic Fast Radio Bursts from the Motion of Magnetars: Testing Dynamical Models
最近对周期性快速射电暴源180916.J0158+65（FRB 180916）的观测发现，在爆发期间和爆发之间存在小的线性偏振位置角摆动，爆发活动窗口在较高频率下变得更窄和更早。虽然观测到的色活动窗口不利于FRB 180916中的周期性模型，该模型是由来自恒星伴星的光学厚风遮蔽中子星驱动的，但与周期性来自爆发磁星运动的理论的联系仍然不清楚。在本文中，我们展示了如何高度依赖的无线电发射磁星曲率辐射，与爆发发射的区域是不对称的磁偶极子轴，可以导致爆发活动窗口和极化与最近的观测结果一致。特别是，爆发在更高频率下系统性地提前到达的事实不利于FRB周期性来自伴星或后备磁盘的磁星强制进动的理论，但与周期性来自缓慢旋转或自由进动的磁星的理论一致。提出了几个观测测试来验证/区分其余的理论，并确定哪个理论解释了FRB 180916中的周期性。
2021-01-14 astro-ph.HE
Periodicity in recurrent fast radio bursts and the origin of ultra long period magnetars
最近的研究表明，周期性的快速射电暴FRB 180916在其爆发活动中表现出16天的周期（可能存在混叠）。鉴于磁星被广泛认为是FRB源，这一时期被归因于磁星自旋轴或联星伴星轨道的岁差。在这里，我们做了一个简单的连接到{ \it旋转周期}，一个想法的观测动机的6.7小时周期的银河系磁星候选人，1 E 161348- 5055。我们探讨了三种可能导致超长周期磁星产生的物理机制：（一）由于情节性的质量负载带电粒子风（例如，可能伴随着巨大的耀斑），（二）角动量踢从巨大的耀斑和（iii）回落导致长期持久的吸积盘。我们表明，粒子风和回退吸积可能会导致一个子集的磁星人口与超长周期，足够长，以适应FRB 180916或1 E 161348- 5055。如果得到证实，这些时期意味着磁星处于相对成熟的状态（年龄为$1-10$ kyr），并且在出生时拥有大的内部磁场$B_{\rm int}\gtrsim 10^{16}$ G。在FRB的低扭曲磁星模型中，这种长周期磁星可能在较低的各向同性等效能量下主导中继器的FRB产生，并使能量分布扩大到超出规范磁星群体的预期，这些磁星在较短的周期$P \lesssim 10$ s终止其磁活动。
2020-06-19 astro-ph.HE
Particle-in-cell simulations of the twisted magnetospheres of magnetars
磁星的磁层被认为充满了由放电产生的电子-正电子等离子体。我们提出了第一个直接的数值实验，显示如何创建等离子体在轴对称封闭磁层。$e^\pm$放电的发生是由于磁星表面的剪切变形导致磁场扭曲，从而向磁层发射电流。模拟显示了具有未屏蔽电场（$\mathbf{E}\cdot \mathbf{B}\neq 0$）的电“间隙”的形成，该电场沿着磁场线持续加速粒子并维持对的产生。加速电压自调节到$e^\pm$放电的阈值。它控制着能量释放的速率和磁扭曲的寿命。该模拟跟踪了全球扭曲磁层在很长一段时间内的演化，并展示了其逐渐的电阻解扭曲。一个真空腔在恒星附近形成并膨胀，逐渐擦除磁层电流$j$。活跃的j束随着时间的推移而收缩，它的足迹在磁星表面形成收缩的热点，这些热点被所产生的粒子轰击。
2016-10-31 astro-ph.HE
Triaxial Magnetars as Sources of Fast Radio Bursts
Washington University（华盛顿大学）
本文提出三轴磁星可能是快速射电暴的来源，通过分析磁星的旋转轴、开放场线和辐射方向与观测者之间的对齐情况，解释了重复和非重复FRB的时空特性及活动周期变化。
2026-05-07 astro-ph.HE
Magnetic Energy Buildup for Relativistic Magnetar Giant Flares
受日冕物质抛射研究的启发，我们建立了强磁场磁星磁层的广义相对论模型。通过求解Schwarzschild时空中的Grad-Shafranov方程，得到了磁星磁层中稳态轴对称磁场的平衡态。为了理解磁星磁层中的磁能积累，本文导出了史瓦西度规中的广义磁维里定理。我们仔细地解决这个问题，磁星磁层磁场是否可以建立足够的磁能，以占所需的工作，以打开磁星巨型耀斑期间的磁场。我们指出的重要性，铝Sturrock约束，这已被广泛研究在太阳日冕物质抛射，作为一个参考状态，在理解磁星能量存储过程。我们研究了磁场如何能够拥有足够的能量来克服Aly-Sturrock能量约束并打开。特别是，广义相对论（GR）的Aly-Sturrock能量约束的史瓦西时空的影响进行了仔细研究。结果发现，对于磁星爆发，Aly-Sturrock约束更为严格，即，由于GR效应，Aly-Sturrock能量阈值提高。此外，质量更大的中子星具有更高的Aly-Sturrock能量阈值，更难爆发。这表明磁星可能不是质量极大的中子星。对于质量为$1-2 M_{\odot}$的典型中子星，我们进一步探讨了由质量负载引起的交叉场电流效应对储存磁场能量超过Aly-Sturrock阈值的可能性的影响.
2011-06-18 astro-ph.HE
Constraining the ellipticity of new-born magnetar with the observational data of Long gamma-ray bursts
在许多长伽马射线暴（LGRB）中观测到的X射线平台发射通常被解释为快速旋转、高度磁化的中子星（毫秒磁星）的自旋亮度下降。如果这是真的，那么磁星可能会由于非轴对称变形或各种恒星振荡而发出与X射线平台相关的扩展引力波（GW）发射。先进的LIGO和Virgo探测器多年来一直在寻找长时间的GW瞬变，迄今为止还没有发现任何来自磁星的GW证据。在磁星模型假设下，我们尝试在30个LGRB的电磁观测中寻找GW辐射的特征。我们利用LGRB平台的观测结果来约束新生磁星的性质，包括初始自旋周期$P_0$、偶极磁场强度$B_p$和椭圆率$ε$。我们发现磁星参数之间存在一些紧密的关系，例如，$ε\propto B_p^{1.29}$和$B_p\propto P_0^{1.14}$。此外，我们还通过磁星样品的自旋下降过程得到了它们的GW应变，发现这些物体的GW可能无法被aLIGO和ET探测器探测到。对于快速旋转的磁星（$P\sim 1\mbox{ ms}$、$ B \sim10^{15}\mbox{ G}$），先进LIGO O 5探测器的探测范围是$\sim 180\mbox{ Mpc}$。这种与X射线平台相关的GW信号的检测将是GRB的中心引擎是磁星的确凿证据。
2022-06-26 astro-ph.HE
Classical general relativity effects by magnetars with massive quadrupole, angular momentum and a magnetic dipole
本研究利用Hartle-Thorne度规计算磁星等致密天体的光线偏转、时间延迟、近星点进动和引力红移等经典广义相对论效应，发现磁偶极贡献通常远小于转动和四极矩贡献，但PSR B1257+12的转动与四极矩效应更显著，利于未来探测。
2025-02-25 astro-ph.HE gr-qc
Axisymmetric and stationary structures of magnetized barotropic stars with extremely strong magnetic fields deep inside
我们已经成功地获得了磁化恒星模型，这些模型在恒星内部具有极强的磁场。在我们的公式中，磁通量函数的任意函数出现在电流密度的表达式中。通过适当地选择对应于环形电流密度分布的任意函数之一的函数形式，我们已经获得了具有高度局部化的中心部分内和磁轴区域附近的磁场分布的配置。中心磁场的绝对值比表面区域强两个数量级。通过将我们的结果应用于磁星，内部磁极向场可能为10^17 G，尽管磁星的表面磁场约为10^15 G。对于白矮星，当表面磁场为10^9 - 10^10 G时，内部磁极向场可能为10^12 G。
2013-04-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Twisted magnetar magnetospheres
本文通过数值求解扭曲相对论无力轴对称磁层，发现增加扭曲使更多磁场线开放，增大极冠并提高自转减慢速率，且闭合区在光圆柱内终止，影响磁星自转变化和脉冲星现象。
2023-11-14 astro-ph.HE
Radio Pulse Profile Evolution of Magnetar Swift J1818.0-1607
本文利用高斯过程回归和 Lomb-Scargle 周期图分析 Swift J1818.0-1607 的射电脉冲轮廓与自转减速率，发现三种轮廓模式及偏振变化，支持局部磁层变化而非进动解释。
2024-01-23 astro-ph.HE
High-Energy Photon Opacity in the Twisted Magnetospheres of Magnetars
磁星是一种中子星，其特征是表面磁场很强，通常超过44.1太高斯的量子临界值。高能光子在其磁层中的传播可以通过量子电动力学过程如光子分裂和磁对产生而衰减。在本文中，我们计算了由于光子分裂和对创建的光子发射在磁星的磁层中的任何地方的不透明度。轴对称，扭曲偶极子场配置嵌入史瓦西度规处理。本文计算了光子在弯曲时空中传播到无穷远的最大能量。特别强调的情况下，光子产生沿磁场环路和/或在极地地区，这些情况下直接涉及到共振逆康普顿散射模型的硬X射线发射磁星和康普顿软γ射线发射从巨大的耀斑。我们发现，磁层扭曲的增加提高或降低光子不透明度，这取决于两个发射场所，以及场线拉直和场强增强之间的竞争。因此，考虑到硬X射线爆发和磁星持续的“尾部”发射的隐含光谱透明度，光子分裂的考虑限制了它们的发射区域位置和磁层的扭曲角;这些限制可以通过未来的软伽马射线望远镜（如COSI和AMEGO）来探测。扭曲的包含通常会增加光子对创建的不透明体积，超过其阈值，除非光子在极区发射并近似平行于场。
2022-09-30 astro-ph.HE
Magnetar magnetothermal evolution with Landau-quantized electrons: enhanced Joule heating due to free electron diamagnetism and the magnetar heating problem
Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学天体物理实验室，哥伦比亚大学）
本研究通过模拟验证朗道量子化增强的焦耳加热，发现其虽能加速弱场磁星的能量耗散，但不足以解决强场磁星的加热问题。
2026-09-22 astro-ph.HE
Non-axisymmetric instabilities of neutron star with toroidal magnetic fields
本文的目的是阐明具有强环向磁场的中子星在非轴对称扰动下的稳定性。其动机来自于这样一个事实，即$\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
Linear to circular conversion in the polarized radio emission of a magnetar
本研究在射电磁星XTE J1810−197中探测到线偏振-圆偏振随频率转换的现象，分析其相位范围与演化成因，构建模型并探究相关物理机制，还探讨了磁星与FRB前身星环境的潜在关联。
2024-04-14 astro-ph.HE
Gravitational Larmor precession
本文提出引力拉莫尔进动概念，证明在无旋转的Ernst-Melvin-Schwarzschild黑洞时空中，周围磁场即可使检验粒子产生测地节点平面进动，并简要讨论其观测前景。
2023-08-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Modelling 3D Force-Free Neutron Star Magnetospheres
磁星以爆发、爆发和巨型耀斑的形式表现出各种瞬态高能现象。人们普遍认为，这些事件起源于由于扭曲的磁场重新排列而导致的磁能的突然释放。我们提出了一个3D的力免费（FF）非线性扭曲磁星磁层的全球模型。我们解决FF方程的Grad-Rubin方法在一个紧化的球形区域。对电流分布和磁场在恒星表面施加适当的边界条件。我们的实现进行了测试，通过复制各种已知的分析以及轴对称的数值结果。然后，我们继续研究一般的3D模型与非轴对称的电流分布，如具有局部扭曲，类似热点在恒星表面的字段，我们检查的特征量，如能量，螺旋度和扭曲。最后，我们讨论了可用的能量预算，表面温度和扩散时间尺度，这可以与观测的影响。
2023-03-21 astro-ph.HE
Observational Clues to the Magnetic Evolution of Magnetars
利用Suzaku数据对三颗磁星进行计时研究，发现其脉冲相位调制现象源于中子星自由进动，推断其内部环形磁场强于且比偶极场更持久，解释了弱偶极场中子星的成因。
2024-07-22 astro-ph.HE
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
Rotating vector model and radius-to-frequency mapping in the presence of multipole magnetic field
本文研究多极磁场下脉冲星和磁星的旋转矢量模型与半径-频率映射，发现多极场使辐射束变宽，可解释高频脉宽增加，且位置角表达式不变，多极场变化或解释磁星及快速射电暴的位置角现象。
2023-10-11 astro-ph.HE
Magnetic field evolution in magnetar crusts through three dimensional simulations
目前的磁星模型需要极强的磁场来解释观测到的静止和爆发发射，这意味着恒星外壳内的磁场强度比从自旋下降测量中推断的偶极子分量大几个数量级。这对原中子星产生磁场的理论提出了严峻的挑战。在这里，我们提出了详细的模拟演化的磁场在地壳的中子星通过3-D模拟。我们发现，在全球尺度的极向和环向磁分量之间的能量均分的合理情况下，磁不稳定性将能量转移到非轴对称的，非轴对称的磁特征，其中局部场强可以大大超过全球尺度的场。这些强烈的小尺度磁特征可以通过局部地壳屈服引起高能量爆发，而欧姆加热的局部增强可以为恒星的持续发射提供动力。因此，观测到的磁星行为的多样性可以用具有可比能量的混合极面-环形场来解释。
2016-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Discussions on the nature of GLEAM-X J162759.5-523504.3
本文讨论了长周期射电瞬变GLEAM-X J162759.5 $-$ 523504.3（简称GLEAM-X J1627）的性质。我们试图了解它的无线电发射和脉动的中子星的情况下，作为一个替代的白矮星模型。我们认为：（1）从射电辐射的角度看，GLEAM-X J1627可能是一颗射电强磁星。(2)从旋转演化的角度来看，GLEAM-X J1627不太可能是一颗孤立的磁星。(3)1091年代不太可能是岁差期。(4)GLEAM-X J1627可能是一个由备用磁盘旋转的无线电大声磁星。(5)脉冲星的死亡线会因后备盘或扭曲磁场的存在而改变。在这两种情况下，可以获得更高的最大加速度潜力。这可以解释为什么GLEAM-X J1627仍然具有如此长的脉冲周期。(6)解析地给出了中子星磁场和初始盘质量的一般约束。还讨论了区分不同建模的可能方法。
2022-12-01 astro-ph.HE
A NuSTAR confirmation of the 36 ks hard X-ray pulse-phase modulation in the magnetar 1E 1547.0$-$5408
本文描述了对旋转最快的磁星1 E 1547 $-$ 5408的NuSTAR数据的分析，该数据于2016年4月获得，时间间隔为151 ks。用1-60 keV的$1.7 \times 10^{-11}$ ergs s $^{-1}$ cm $^{-2}$通量和周期为$2.086710(5)$ sec的脉动检测该源。在8-25 keV，脉冲被相位调制，周期为$T=36.0 \pm 2.3$ ks，幅度为$\sim 0.2$ sec。这再次证实了朱雀在2009年爆发时在$T=36.0 ^{+4.5}_{-2.5} $ ks上发现的相同效应。这些结果加强了从朱雀星数据得出的观点，即磁星由于$\sim 0.6 \times 10^{-4}$的轴向变形而进行自由进动，这可能是由内部环形磁场达到$\sim 10^{16}$ G引起的。与朱雀的情况一样，在低于$\sim 8$ keV的能量中没有检测到调制。在10 keV以上，脉冲相位行为，包括36 ks调制参数，表现出复杂的能量依赖性：在$\sim 22$ keV，调制幅度增加到$\sim 0.5$秒，和调制相位改变$\sim 65^\circ$超过10- 27 keV，随后由相位反转。虽然脉冲的意义和脉冲的分数最初是非常低的$>10$千电子伏，他们都显着增加，当个别光子的到达时间被纠正这些系统的脉冲相位变化。这些复杂现象的可能起源进行了讨论，在…
2021-01-30 astro-ph.HE
Magnetar-powered Neutrinos and Magnetic Moment Signatures at IceCube
研究磁星附近产生的高能中微子因磁矩导致的进动，影响其味组成，在IceCube上可能产生可探测信号，磁矩范围约10^-15至10^-12玻尔磁子。
2024-06-10 astro-ph.HE hep-ph
Modeling Magnetohydrodynamic Equilibrium in Magnetars with Applications to Continuous Gravitational Wave Production
拥有宇宙中最强的磁场，磁星标志着物理现象的极端。它们的磁场强度足以使恒星体的形状变形，当旋转轴和磁轴不对齐时，这些变形会通过随时间变化的四极矩产生引力波（GW）。这种引力辐射不同于目前激光干涉引力波天文台可探测到的信号。这些信号是连续的，而不是瞬时的“啁啾”波形产生的二元系统在阶段的螺旋，合并，和振铃。我们评估的灵敏度要求，未来迭代的GW探测器，以连续的GW信号产生的磁星。本文建立了一个强磁场磁星结构的计算模型。我们实现了一个n = 1的多方状态方程（EOS），并采用了一个混合的极向和环向磁场模型的限制的选择状态方程。我们利用磁星磁场强度和各种恒星物理属性的基准值。通过计算模拟，我们测量磁星结构的变形，以确定作为这些变形引起的非轴对称旋转的结果形成的连续GW的强度上界。我们计算预测上限GW应变值的麦吉尔磁星目录，所有检测到的磁星的索引中的源。
2021-01-15 astro-ph.HE astro-ph.IM 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
Alfvén Wave Conversion to Low Frequency Fast Magnetosonic Waves in Magnetar Magnetospheres
本文通过轴对称无力模拟研究偶极磁层中 Alfvén 波向快磁声波的转换，揭示波列填充程度决定低频或倍频快波，并分析转换效率及其 X 射线辐射意义。
2025-06-06 astro-ph.HE
Axisymmetric force-free magnetosphere in the exterior of a neutron star
磁星的磁层由于足点运动的剪切而逐渐扭曲。在考虑广义相对论效应的情况下，利用幂律电流模型计算了无力场的轴对称解。在这里，我们展示了磁能和螺旋度是如何沿着一系列平衡积累的。在强扭曲的情况下，一个磁通量绳，其中有大量的环向场被限制，在恒星附近分离。与平坦时空中的结果相比，发现这种磁场线结构由于强相对论效应而容易产生。虽然这种结构不是相对论所固有的，但即使对于较小的幂律指数，这种限制也是可能的。磁层中储存的能量和螺旋度存在一个上限。当螺旋度进一步积累时，可能发生巨耀斑等灾难性事件。
2017-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Axisymmetric equilibrium models for magnetized neutron stars in General Relativity under the Conformally Flat Condition
极强磁化的中子星，其磁场强度可达$\sim 10^{15-16}$ G，或称磁星，在过去的十年里受到了相当大的关注，因为它们被认为是软伽马重复源和异常X射线脉冲星的合理来源。此外，这类紧凑的物体被认为是一种可能的发动机，能够为长和短伽马射线暴提供动力，如果它们形成阶段的旋转周期足够短（~1毫秒）的话。如此强大的磁场预计会引起恒星的大量变形，从而产生引力波的发射。在这里，我们调查，通过数值模拟，轴对称的静态平衡的多方和强磁化的恒星在充分的广义相对论，在理想的磁流体动力学制度。假设度量的扩展共形平坦条件（XCFC），允许我们采用为X-ECHO代码引入的技术[Bucciantini & Del Zanna，2011，Astron. Astrophys. 528，A101]，被证明是准确的，有效的，稳定的。磁化中子星平衡的最新XNS代码已向社会公开（见www.arcetri.astro.it/science/ahead/XNS）。在这里检索的几个序列的模型，从纯粹的环形（解决文献中的争议）或极向的情况下，所谓的扭曲环面混合配置，预计是动态稳定的，这是第一次在非微扰制度解决。
2014-02-06 astro-ph.HE
Studies on the spin and magnetic inclination evolution of magnetars Swift J1834.9-0846 under wind braking
Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Central China Normal University（华中师范大学）
研究通过统一模型解释Swift J1834.9-0846的自转与磁倾角演化，揭示风制动对自转减速的贡献，并探讨引力波信号的可检测性。
2026-02-06 astro-ph.HE
Lense-Thirring precession in ULXs as a possible means to constrain the neutron star equation-of-state
中子星至少存在于三个超亮X射线源中，这一点现在已经被确定，并为超临界吸积提供了一个明确的观点。这三个系统在X射线和/或光学上都显示出长时间尺度的周期（60-80天），其中两个已知是超轨道性质的。如果流是经典的超临界，即爱丁顿极限在圆盘中局部达到（意味着表面偶极场的强度是亚磁星），那么大尺度高度流可以通过透镜-瑟林效应进动，这可以为观察到的超轨道周期提供解释。通过将透镜-瑟林效应的细节与观测到的脉冲星自旋周期联系起来，我们能够推断出中子星的转动惯量，从而推断出中子星的状态方程，而不依赖于系统的倾角或距离。我们应用我们的技术的情况下，NGC 7793 P13和证明，更强的磁场意味着更硬的状态方程。我们讨论的警告和不确定性，其中许多可以解决通过即将到来的辐射磁流体动力学（RMHD）模拟和它们的连接到观察。
2017-11-20 astro-ph.HE
Characteristics of gamma-ray burst afterglows in the context of non-axisymmetric structured jets
该研究在非轴对称结构化喷流框架下，将喷流按方位角离散为单元，分析其速度、能量与视线方向对 GRB 余辉光变曲线多峰、平台及涨落的影响。
2023-10-31 astro-ph.HE
Global Simulations of Magnetorotational Instability in The Collapsed Core of A Massive Star
我们进行了第一次数值模拟的磁旋转不稳定性从一个亚磁星类种子磁场在核心坍缩超新星。轴对称理想MHD模拟的结果表明，磁场被极大地放大到磁星级强度。在饱和阶段，核心的相当一部分是由湍流，和磁场具有主导的大尺度分量，相当于原始中子星的大小。在我们的全球模拟中没有观察到相干通道流的模式，这通常出现在指数增长阶段在以前的本地模拟。虽然通过增加空间分辨率获得了指数增长率的近似收敛，但由于仍然很大的数值扩散，饱和磁场的近似收敛没有实现。虽然磁场对动力学的影响被发现是温和的，具有足够高的分辨率的模拟可能会导致更大的影响。
2013-03-12 astro-ph.HE
GRMHD Simulations of Accreting Proto-Magnetars I. Implications for Gamma-Ray Burst Jets and Energetic Explosions
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（计算天体物理学中心，西蒙斯数据科学研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（加拿大理论天体物理研究所，多伦多大学）
通过GRMHD模拟吸积原磁星，揭示其可产生对应长GRB等的喷流与外流，磁层-盘相互作用及偶极场强度会影响喷流特性与自旋演化。
2026-09-02 astro-ph.HE
Neutron-star spindown and magnetic inclination-angle evolution
一个旋转的流体星，被赋予一个磁场，可以经历一种形式的岁差运动：刚体自由岁差和非刚性响应的总和。在长期的时间尺度上，这种运动是消散的体积和剪切粘性过程中的恒星内部和磁层制动的外部，改变旋转和磁轴之间的倾角。使用我们最近的解决方案的非刚性进动动力学，和粘性耗散积分导出本文中，我们使唯一的自洽计算这些耗散率的日期。我们提出的第一个结果的完整的耦合演化的自旋和倾斜角的模型的后期原中子星与强环形磁场，允许电磁转矩和内部耗散时，发展的倾斜角。我们探讨这种耦合演化的初始倾角，旋转速率和磁场强度的范围。对于固定的初始倾角，我们的研究结果表明，中子星人口自然演变成两类：近对齐和近正交的旋转-与典型的β星属于后一类。毫秒磁星可以演化成成熟磁星所呈现的近排列旋转体，但仅限于小的初始倾角和强于大致$5\times 10^{15}$ G.一旦任何模型已经演化到对齐或正交状态，在以后的时间似乎没有进一步的演化远离这个状态。
2018-09-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Heavy element nucleosynthesis in rotating proto-magnetar winds
本文通过磁流体力学模拟与核反应网络后处理，系统研究旋转原磁星风中的重元素核合成，发现即使磁场较弱也能稳定产生直至第三峰乃至更重的r-过程元素，并估计其可贡献银河系r-过程存量的5-100%。
2025-07-01 astro-ph.HE
