Stability Analysis of Magnetised Neutron Stars - a Semi-Analytic Approach

Abstract

The stability problem of magnetised neutron stars is addressed by applying a new semi-analytic method for stability analysis which is based on the energy variational principle. It is shown that the semi-analytic method represents a valuable tool for stability investigations, aiming at explaining the durability and long-lasting stability of magnetised neutron stars. The method provides the opportunity to constrain the interior neutron star magnetic field structure which is still widely unknown but highly interesting for all kinds of neutron star studies. This work describes the analytical and numerical setup of the method and shows applications on neutron star models with polytropic as well as non-barotropic equations of state, purely toroidally and purely poloidally magnetised stars as well as mixed magnetic fields. The validity of the Cowling approximation is tested and new physical insights are presented.

Diese Arbeit befasst sich mit dem Stabilitätsproblem magnetisierter Neutronensterne, unter Verwendung einer neuen semi-analytischen Untersuchungsmethode zur Stabilitätsanalyse, welche auf dem Energievariationsprinzip basiert. Es wird gezeigt, dass die semi-analytische Methode ein nützliches Hilfsmittel darstellt, um die Ursachen von hoher Lebensdauer und anhaltender Stabilität magnetisierter Neutronensterne zu untersuchen. Die Methode ermöglicht es die bislang weitgehend unbekannte, aber für alle Arten von Neutronensternuntersuchungen hochinteressante, innere Magnetfeldstruktur von Neutronensternen einzugrenzen. In dieser Arbeit werden der analytische und numerische Aufbau der Methode sowie Anwendungen auf Neutronensternmodelle mit polytroper und nicht-barotroper Zustandsgleichung, rein toroidalem, rein poloidalem und gemischtem Magnetfeld gezeigt. Die Gültigkeit der Cowling-Näherung wird untersucht und neue physikalische Erkenntnisse werden präsentiert.