扭曲的磁星磁层：一类半解析的无力非旋转解

摘要

磁层扭曲，即带有环形分量的磁层，由于扭曲被认为在中子星行为中起关键作用而受到密切关注。值得注意的是，其耗散被认为是磁星活动的能量来源，并且是这些恒星演化的重要因素。我们展示了一类新的扭曲轴对称无力磁层解。我们通过引入类似于多极展开的拟设来求解Grad-Shafranov方程。我们获得了一个分层的常微分方程组，其中低阶多极子源产生高阶多极子。我们表明可以获得解析近似解，并且通常可以使用标准求解器进行数值计算。我们获得了一类具有很大初始条件灵活性的解，并表明其中的一个子集渐近趋于真空。扭曲不限于场线的一个子集。解关于赤道对称，环形分量可以反转。这种对称性由赤道电流片支持。我们提供了一个特定解的一阶近似，该解由真空偶极子和由偶极子源生的环形磁场的叠加组成，其中环形分量按1/r^4衰减。作为一个强多极解的例子，我们还展示了具有附加八极分量的情况。

关键词