Σχετικιστικές μαγνητόσφαιρες αστέρων νετρονίων, ελεύθερες δύναμης και περιελιγμένες

• Κύριος συγγραφέας: Ντότσικας, Δημήτρης
• Άλλοι συγγραφείς: Ntotsikas, Dimitris
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2021
• Θέματα: Μαγνητόσφαιρα; Μαγνητοϋδροδυναμική; Αστέρες νετρονίων; Πάλσαρ; Αξισυμμετρική μαγνητόσφαιρα; Μαγνητικές γραμμές; Κύλινδροι φωτός; Περιελιγμένο μαγνητικό πεδίο; Απώλεια ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας; Γραμμικές και μη γραμμικές λύσεις; Ελεύθερες δύναμης; Εξίσωση πάλσαρ; Neutron stars; Magnetosphere; Magnetars; Magnetic and electric field; Strongly twisted magnetars; Loss of electromagnetic energy; Force-free magnetars; Linear and non-linear solutions; Pulsar equation; Aligned rotators

Η υπόθεση της πλήρους δομής της μαγνητόσφαιρας του αστέρα νετρονίων υπήρξε ένα ανοιχτό πεδίο έρευνας για πάνω από 50 χρόνια (από την εμβληματική πλέον εργασία των Goldreich & Julian 1969). Προκειμένου να μοντελοποιηθεί η μαγνητόσφαιρα ενός ισχυρά μαγνητισμένου αστροφυσικού αντικειμένου όπως το magnetar, είναι απαραίτητο να επιλυθεί η αυτοσυνεπής συμπεριφορά του πλάσματος σε ισχυρό πεδίο, καθώς η ισχύς του πεδίου είναι ικανή να κυριαρχήσει στην ενέργεια του πλάσματος. Θεωρούμε καταστάσεις ισορροπίας, στις οποίες οι δυνάμεις που ασκούνται στα ηλεκτρικά φορτία από το μαγνητικό και ηλεκτρικό πεδίο μηδενίζονται, χωρίς απαραίτητα να μηδενίζεται η πυκνότητα φορτίου και ηλεκτρικού ρεύματος. Τέτοιες καταστάσεις ονομάζονται ισορροπίες ελεύθερες δύναμης (force-free) και χρησιμοποιούνται σε προβλήματα Μαγνητοϋδροδυναμικής (MHD) όπου κυριαρχεί ενεργειακά το μαγνητικό και ηλεκτρικό πεδίο έναντι της βαθμίδας πίεσης και των άλλων δυνάμεων Στην εργασία αυτή παρουσιάζουμε την δομή μιας αξισυμμετρικής, ευθυγραμμισμένης και ελεύθερης δύναμης μαγνητόσφαιρας ενός περιστρεφόμενου διπόλου, παρουσία πυκνότητας φορτίου. Η ιδανική κατανομή του ηλεκτρικού φορτίου κατά μήκος των ανοικτών γραμμών μαγνητικού πεδίου είναι μια προϋπόθεση που απαιτείται για τη λήψη συνεχών και ομαλών λύσεων της λεγόμενης εξίσωσης pulsar (και λαμβάνεται αριθμητικά) Οι μαγνητόσφαιρες των magnetars πιστεύεται ότι είναι έντονα περιελιγμένες λόγω της διάτμησης του αστρικού φλοιού από εσωτερικές μαγνητικές τάσεις. Για ένα περιελιγμένο μαγνητικό πεδίο, οι γραμμές τείνουν να διογκώνονται κατά την ακτινική διεύθυνση. Εφαρμόζοντας γραμμικές και μη γραμμικές λύσεις παρατηρούμε ότι όλο και περισσότερες γραμμές μαγνητικού πεδίου τείνουν να διασχίζουν τον κύλινδρο φωτός με αποτέλεσμα να γίνονται ανοιχτές, ενισχύοντας έτσι το ζήτημα των μεγάλων πολικών καλυμμάτων. Τέλος, με βάση τα παραπάνω είμαστε σε θέση να κάνουμε υπολογισμούς για τη γωνιακή διάτμηση για μια ποικιλία γραμμικών και μη γραμμικών λύσεων και χρησιμοποιώντας το μοντέλο της απώλειας της περιστροφικής ενέργειας των Contopoulos και Spitkovsky (2006) δίνουμε μια προσέγγιση για την απώλεια ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας και εξετάζουμε την εφαρμογή της σε ισχυρά μαγνητισμένα αστέρια νετρονίων.