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TIME-DEPENDENT FORCE-FREE PULSAR MAGNETOSPHERES: AXISYMMETRIC AND OBLIQUE ROTATORS

机译：与时间无关的无力脉冲电磁球：轴对称和倾斜旋转器

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摘要

Magnetospheres of many astrophysical objects can be accurately described by the low-inertia (or "force-free") limit of MHD. We present a new numerical method for the solution of equations of force-free relativistic MHD based on the finite-difference time-domain approach, with a prescription for handling the spontaneous formation of current sheets. We use this method to study the time-dependent evolution of pulsar magnetospheres in both aligned and oblique magnetic geometries. For the aligned rotator, we confirm the general properties of the time-independent solution of Contopoulos et al. For the oblique rotator, we present the three-dimensiional structure of the magnetosphere and compute, for the first time, the spin-down power of pulsars as a function of the inclination of the magnetic axis. We find that the pulsar spin-down luminosity is L ≈ (μ~2Ω_*~4/c~3)(1 + sin~2 α), where μ is the stellar dipole moment, Ω_* is the rotation frequency, and α is the magnetic inclination angle. We also discuss the effects of current sheet resistivity and reconnection on the structure and evolution of the magnetosphere.
机译：可以通过MHD的低惯性（或“无力”）极限来准确描述许多天体物体的磁层。我们提出了一种新的数值方法，用于基于时域有限差分法的无力相对论MHD方程的求解，并为处理当前工作表的自发形成提供了一种处方。我们使用这种方法来研究脉冲磁铁磁球在对准和倾斜的磁性几何结构中随时间的演变。对于对齐的旋转器，我们确认了Contopoulos等人的时间无关解的一般性质。对于倾斜旋转器，我们提出了磁层的三维结构，并首次计算了脉冲星的自旋下降功率与磁轴倾角的关系。我们发现脉冲星的自旋下发光度为L≈（μ〜2Ω_*〜4 / c〜3）（1 + sin〜2α），其中μ为恒星偶极矩，Ω_*为旋转频率，α是磁倾角。我们还将讨论电流薄层电阻率和重新连接对磁层结构和演化的影响。

著录项

  • 来源
    《The Astrophysical journal》 |2006年第1pt2期|p.L51-L54|共4页
  • 作者

    ANATOLY SPITKOVSKY;

  • 作者单位

    Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology, Stanford University, P.O. Box 20450, MS 29, Stanford, CA 94309;

  • 收录信息
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
  • 中图分类 天文学;
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