Können sehr hohe Magnetfelder in der Praxis die Dynamik eines Körpers im astronomischen Maßstab erheblich verändern?

Die direkte Wirkung von Magnetfeldern auf die Dynamik (wie in den Bewegungen, Bahnen usw. der Körper selbst, eher als auf niedrigere Phänomene wie Sternwinde und atmosphärische Verschlechterung) von astronomischen Körpern an Orten wie dem Sonnensystem ist so schwach, dass sie es können ohne wirkliche Konsequenzen ignoriert werden. Aber es scheint intuitiv, dass in der Nähe von Körpern mit extrem hohen Magnetfeldern – wie Magnetaren – solche Felder dynamisch einen signifikanten oder sogar dominanten Effekt haben würden, was erfordert, dass der Elektromagnetismus neben der Schwerkraft berücksichtigt wird, um eine genaue dynamische Beschreibung der zu liefern System.

Bedenkt man, dass die Magnetfelder solcher Körper über 100 Milliarden Telsa betragen, die Kopplungskonstante des Elektromagnetismus etwa 40 Größenordnungen größer ist als die der Gravitation, und die magnetische Kraft mit dem Quadrat der Entfernung abnimmt Genau wie die Schwerkraft scheint es seltsam, dass solche Magnetfelder keine solche Wirkung haben würden (zumindest auf andere Körper mit Magnetfeldern sowie auf Körper mit einem hohen Gehalt an ferromagnetischen Materialien), aber ich habe nie eine Erwähnung gehört von so etwas. Ich frage mich also, ob ein solches Verhalten in der Nähe hochmagnetisierter astronomischer Körper zu erwarten ist, und wenn nicht, was übersehe ich hier?

Die Magnetkraft fällt nicht mit dem Quadrat der Entfernung ab. zB ein magnetischer Dipol hat ein Feld, das als fällt R − 3 , ein Potential, das als Quadrat des Feldes skaliert, dh als R − 6 , und eine Kraft, die der Potentialgradient ist, dh R − 7 .

Antworten (2)

Wo ein solcher Effekt wichtig wird, ist während der Akkretion von Materie von einem regulären (mehr oder weniger) Hauptreihen-Spenderstern auf einen magnetisierten Neutronenstern.
Hier kann das Magnetfeld am NS etwa 10 erreichen 12 G und die Wachstumsrate etwa 10 13 kg/s. Auf seinem Weg durch den Gravitationsschacht hinab zum NS wird das Material, inzwischen größtenteils ein Plasma, einen Punkt erreichen, an dem die Lorentz-Kraft es dazu zwingt, sich zu drehen und den magnetischen Feldlinien zu folgen. Von diesem Punkt an wird seine Dynamik also durch die Struktur des Magnetfelds bestimmt, und das Material wird schließlich auf die Magnetpole fallen und Pulsare erzeugen. Dieses Aufdrücken auf die magnetischen Feldlinien geschieht etwa dann, wenn der magnetische Druck den Staudruck des Materials übersteigt . So,

P R A M = P B ρ ( R ) ⋅ ( R → ˙ ) 2 = B ( R ) 2 2 μ 0
Hier ist B(r) ein Dipolfeld um die NS, das als r abfällt − 3 und so P B fällt schnell ab wie r − 6 , wie Rob Jeffries bereits in seinem Kommentar erwähnt. Der Radius, um den das Magnetfeld dominant wird, wird als Alfven-Radius bezeichnet und liegt in der Größenordnung von einigen 1000 km.

Das sieht dann etwa so aus ( Filippus et al., 2008 ):Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin mir jedoch nicht sicher, ob das als astronomische Größenordnung gilt, aber dies ist der dramatischste Effekt von Magnetfeldern, der mir einfällt.

Dies beantwortet nicht, was um Magnetare herum passiert, aber es beantwortet, ob Magnetfelder einen signifikanten dynamischen Effekt auf große Körper haben können, vergleichbar mit der Gravitation.

Magnetfelder im interstellaren Medium spielen eine wichtige Rolle in der Dynamik von Gaswolken . Diese Wolken sind viel größer als das Sonnensystem. Also schon vergleichsweise geringe Magnetfelder ( 6 bis 40 μ G im Durchschnitt in unserer Galaxie ) kann einen erheblichen Einfluss haben und kann tatsächlich nicht ignoriert werden, wenn die Struktur der Galaxie untersucht wird .

Können sehr hohe Magnetfelder in der Praxis die Dynamik eines Körpers im astronomischen Maßstab erheblich verändern?
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