Влияние эффектов ОТО на момент инерции внешнего магнитного поля пульсара.

   Радиопульсары -- это быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые находятся в области, имеющую сильное магнитное поле B ~ 10¹¹-10¹⁴ Гс. Это магнитное поле, как и увлекаемые им частицы, создают вокруг нейтронной звезды вращающуюся вместе с ней магнитосферу. Она простирается от поверхности нейтронной звезды вплоть до светового цилиндра, где ее "скорость вращения" приближается к скорости света. За световым цилиндром и вещество и поле уже не могут вращается вместе с нейтронной звездой и "отрываются" от нее, формируя уходящий на бесконечность пульсарный ветер. Таким образом в области между поверхностью нейтронной звезды и световым цилиндром мы имеем вращающиеся вместе с нейтронной звездой магнитное поле, заметно более слабое электрическое поле, а также увлеченные ими частицы вещества. В первом приближении магнитное поле пульсара можно считать дипольным и соответственно плотность его энергии на магнитных полюсах и магнитном экваторе отличается примерно в 4 раза. Т.е. данная масса распределена вокруг звезды не изотропно. Поскольку она вращается твердотельно вместе со звездой то мы можем рассматривать ее как бы "прикрепленную" к звезде. В результате чего звезда приобретает "отличную от сферической форму" и возникает отличие ее момента инерции от сферического порядка 10^-14-10^-12 от ее полного момента. Что приводит к появлению возможности свободной прецессии нейтронной звезды с периодом 10³-10⁴ лет. Как видно в работе [1], низкочастотная компонента красного шума и высокие индексы торможения пульсаров возможно как раз и связаны с данной прецессией. Возможна и иная интерпретация данного процесса [2]. В рамках нее действие на звезду вращающейся вместе с ней магнитосферы описывается в рамках "аномального тормозящего момента", который оказывает влияние на внешние слои нейтронной звезды [3]. Однако данный подход, несмотря на его большую физическую точность, требует гораздо более сложных и трудоемких вычислений для получения тех же самых результатов [3]. Поэтому в данной работе мы используем только первый подход. Помимо дипольного магнитного поля нейтронные звезды могут обладать сравнимым или даже превосходящим его в разы мелкомасштабным магнитным полем, с характерным масштабом изменения поля порядка 1-3 км, которое также приносит свой вклад в момент инерции.

   В данной работе рассматривается влияние искривления пространства в рамках метрики Шварцшильда на вклад мелкомасштабного магнитного поля вне нейтронной звезды в отличие момента инерции пульсара от сферического. В противопоставлении с работой [4], в которой рассмотрение ограничено только случаем осесимметричного магнитного поля, в данной работе рассматривается оба случая: как осесимметричного, так и не осесимметричного мелкомасштабного поля. В работе продемонстрировано, что не смотря на формально значительные, вплоть до 10³-10⁵ раз, искажения мелкомасштабного поля в метрики Шварцшильда, при фиксированном значении величины мелкомасштабного магнитного поля на поверхности звезды отличие от случая пространства плоской метрики не велико: вклад мелкомасштабного поля вне звезды в отличие тензора инерции пульсара от сферического из-за влияния искривления пространства уменьшается всего в несколько раз по сравнению со случаем плоского пространства. И, следовательно, добавка к индексу торможения пульсара, связанная с его свободной прецессией, вызванной внешним магнитным полем, также изменяется всего лишь в несколько раз по сравнению со случаем плоской метрики.

[1] A. Biryukov, G. Beskin, S. Karpov, MNRAS v.420, p.103 (2012)

[2] В.С. Бескин, УФН, т.188, 377 (2018) 

[3] В.С. Бескин, А.А. Желтоухов, УФН т.184, с.865 (2014) 

[4] А.А. Матевосян, Д.П. Барсуков, ЖТФ вып.12 с.1815 (2023)