Influencia del efecto Hall en la evolución de campos magnéticos y equilibrios en la corteza de estrellas de neutrones

Abstract

Los efectos del término Hall no-lineal en la evolución del campo magnético en estrellas de neutrones ha sido tema de investigación durante las últimas décadas. El orden de magnitud esperado del campo magnético de estos objetos puede hacer de este efecto importante para la dinámica y eventual decaimiento del campo magnético. En particular, el efecto Hall es relevante en la corteza sólida, donde los iones permanecen fijos y la corriente es generada por los electrones. El efecto Hall es un efecto no-lineal conservativo, luego, la energía magnética se disipa en una escala de tiempo mucho más grande gobernada por el decaimiento óhmico lineal. En esta te- sis se ha estudiado la influencia del efecto Hall y Ohm en la evolución de diferentes configuraciones axisimétricas iniciales en presencia de pequeñas perturbaciones de campos no-axisimétricos. En particular, el análisis fue enfocado en la estabilidad de combinaciones lineales de modos óhmicos fundamentales axisimétricos. En el caso de un modo poloidal de fondo (2D) perturbado por combinaciones de modos óhmicos poloidales 3D, se encontró la generación de campos toroidales 3D, sin embargo, la simetría axial es recuperada después de varios tiempos Hall. Por otra parte, para el caso de un modo óhmico toroidal inicial (2D) perturbado por una combinación de modos toroidales 3D, se encontró la generación de un campo poloidal 3D que llevó al campo a romper su simetría axial y llevando al campo a evolucionar bajo una configuración 3D. Cuando el campo inicial de fondo es una combinación lineal de un campo poloidal y toroidal, nuevamente una simetría axial es recuperada durante su evolución. Finalmente, la evolución de la estructura del campo magnético muestra la generación de pequeñas estructuras magnéticas, generadas por la inclusión del efecto Hall y de las perturbaciones 3D. Los resultados de esta tesis están encaminados a incrementar nuestro entendimiento acerca de los fenómenos magnéticos en la corteza de las estrellas de neutrones (Texto tomado de la fuente)

The effects of the non-linear Hall drift on the evolution of the magnetic field in neutron stars have been subject of research during the last decades. The order of magnitude of the magnetic fields of these objects can make this effect important for the dynamics and eventual decay of the magnetic field. In particular, the Hall drift is relevant in the solid crust, where the ions remain fixed and the current is carried by electrons. The Hall effect is a non-linear conservative phenomenon, thus, the magnetic energy dissipates in a much longer timescale governed by the linear ohmic decay. In this thesis project has been studied the Hall and Ohmic influence on the evolution of some initial background axisymmetric magnetic configurations in the presence of small non-axisymmetric fields. In particular, the analysis was focused on the stability of linear combinations of fundamental axisymmetric Ohmic modes. In the case of initial background poloidal Ohmic modes perturbed by combinations of non-axisymmetric Ohmic modes, it was found the generation of a toroidal field, but the axial symmetry in both poloidal and toroidal components is preserved after several Hall timescales. On the other hand, the initial toroidal Ohmic modes perturbed by combinations of non-axisymmetric toroidal Ohmic modes, it was found the generation of a non-axisymmetric poloidal field giving rise to a symmetry breaking and leading the field to evolve under non-axial symmetry (3D). When the initial background field is a linear combination of poloidal and toroidal fields again the axial symmetry is preserved after the Hall evolution. Finally, the topology evolution of the magnetic field shows the generation of small magnetic structures generated by the inclusion of the Hall Effect and initial 3D perturbations. The results of this thesis is leaded to increase our understanding of the magnetic phenomena in the crust of neutron stars