Магнитное поле нейтронных звезд стабилизируется за один альфвеновский период
Нейтронные звезды обладают чрезвычайно сильными магнитными полями, однако их структура и устойчивость оставались плохо изученными. Новое исследование, опубликованное на сервере препринтов arXiv, проливает свет на динамику магнитных полей в таких объектах.
Ученые выполнили долгосрочные численно-релятивистские симуляции для моделей магнетизированных нейтронных звезд. В начальных условиях задавалось внешнее дипольное поле и смешанное полоидально-тороидальное внутреннее поле, причем энергия тороидальной компоненты варьировалась до 80% от общей магнитной энергии.
Согласно результатам, внутреннее магнитное поле релаксирует к динамически устойчивой смешанной полоидально-тороидальной геометрии. При этом вклад тороидальной компоненты составляет не более 10% от полной магнитной энергии как снаружи, так и внутри звезды.
Такая конфигурация формируется примерно за один альфвеновский период после насыщения так называемых Tayler-неустойчивостей. Процесс стабилизации также сопровождается излучением гравитационных волн.
Полученные результаты показывают, что долгоживущие магнитные поля нейтронных звезд сильно ограничены в своей структуре, тяготея к стабильным смешанным конфигурациям. Это имеет важные следствия для моделей излучения пульсаров, эволюции магнетаров и интерпретации гравитационно-волновых сигналов от магнетизированных остатков.
Работа подчеркивает необходимость учета внутренней структуры магнитного поля при анализе наблюдений нейтронных звезд и может помочь в будущем обнаружении гравитационных волн от таких объектов.
