Abstract
Magnetars are strong magnetized neutron stars which could emit quiescent X-ray, repeating burst of soft gamma ray, and even the giant flares. We investigate the effects of magnetic fields on the structure of isolated magnetars. The stellar structure together with the magnetic field configuration can be obtained at the same time within a self-consistent procedure. The magnetar mass and radius are found to be weakly enhanced by the strong magnetic fields. Unlike other previous investigations, the magnetic field is unable to violate the mass limit of the neutron stars.
Similar content being viewed by others
References
P. Haensel, A. Y. Potekhin, and D. G. Yakovlev, Neutron Stars 1 (Springer, Berlin, 2006).
C. Thompson, and R. C. Duncan, Astrophys. J. 473, 322 (1996).
D. M. Palmer, S. Barthelmy, N. Gehrels, R. M. Kippen, T. Cayton, C. Kouveliotou, D. Eichler, R. A. M. J. Wijers, P. M. Woods, J. Granot, Y. E. Lyubarsky, E. Ramirez-Ruiz, L. Barbier, M. Chester, J. Cummings, E. E. Fenimore, M. H. Finger, B. M. Gaensler, D. Hullinger, H. Krimm, C. B. Markwardt, J. A. Nousek, A. Parsons, S. Patel, T. Sakamoto, G. Sato, M. Suzuki, and J. Tueller, Nature 434, 1107 (2005).
D. Götz, S. Mereghetti, and K. Hurley, Astrophys. Space Sci. 308, 51 (2007).
W. Becker, Neutron Stars and Pulsars (Springer-Verlag, Berlin- Heidelberg, 2008).
J. Braithwaite, and H. C. Spruit, Astron. Astrophys. 450, 1097 (2006).
K. Hurley, S. E. Boggs, D. M. Smith, R. C. Duncan, R. Lin, A. Zogiauer, S. Krucker, G. Hurford, H. Hudson, C. Wigger, W. Hajdas, C. Thompson, I. Mitrofanov, A. Sanin, W. Boynton, C. Fellows, A. Von Kienlin, G. Lichti, A. Rau, and T. Cline, Nature 434, 1098 (2005).
T. E. Stohmayer, and A. L. Watts, Astrophys. J. 653, 593 (2006).
C. S. Shi, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 53, 247 (2010).
H. Sotani, K. Nakazato, K. Iida, and K. Oyamatsu, Phys. Rev. Lett. 108, 201101 (2012).
G. J. Mao, A. Iwamoto, and Z. X. Li, Chin. J. Astron. Astrophys. 3, 359 (2003).
A. Rabhi, C. Providência, and J. D. Providência, J. Phys. G-Nucl. Part. Phys. 35, 125201 (2008).
P. Yue, and H. Shen, Phys. Rev. C 74, 045807 (2006).
J. P.W. Diener, and F. G. Scholt, Phys. Rev. C 87, 065805 (2013).
R. Aguirre, and E. Bauer, Phys. Lett. B 721, 136 (2013).
J. Dong, W. Zuo, and J. Gu, Phys. Rev. D 87, 103010 (2013).
J. Dong, U. Lombardo, W. Zuo, and H. Zhang, Nucl. Phys. A 898, 32 (2013).
R. Aguirre, E. Bauer, and I. Vidana, Phys. Rev. C 89, 035809 (2014).
A. Rabhi, M. A. Pérez-Garcia, C. Providência, and I. Vidana, Phys. Rev. C 91, 045803 (2015).
S. F. Ban, J. Li, S. Q. Zhang, H. Y. Jia, J. P. Sang, and J. Meng, Phys. Rev. C 69, 045805 (2004).
Y. Xu, G. Z. Liu, C. Z. Liu, C. B. Fan, X. W. Han, X. J. Zhang, H. Y. Wang, M. F. Zhu, and Y. Meng, Chin. Sci. Bull. 59, 273 (2014).
K. Manisa, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 55, 443 (2012).
J. Beringer, J. F. Arguin, R. M. Barnett, K. Copic, O. Dahl, D. E. Groom, C. J. Lin, J. Lys, H. Murayama, C. G. Wohl, W. M. Yao, P. A. Z. Yla, C. Amsler, M. Antonelli, D. M. Asner, H. Baer, H. R. Band, T. Basaglia, C. W. Bauer, J. J. Beatty, V. I. Belousov, E. Bergren, G. Bernardi, W. Bertl, S. Bethke, H. Bichsel, O. Biebel, E. Blucher, S. Blusk, G. Brooijmans, O. Buchmueller, R. N. Cahn, M. Carena, A. Ceccucci, D. Chakraborty, M. C. Chen, R. S. Chivukula, G. Cowan, G. D’Ambrosio, T. Damour, D. de Florian, A. de Gouvea, T. DeGrand, P. de Jong, G. Dissertori, B. Dobrescu, M. Doser, M. Drees, D. A. Edwards, S. Eidelman, J. Erler, V. V. Ezhela, W. Fetscher, B. D. Fields, B. Foster, T. K. Gaisser, L. Garren, H. J. Gerber, G. Gerbier, T. Gherghetta, S. Golwala, M. Goodman, C. Grab, A. V. Gritsan, J. F. Grivaz, M. G. UGent, A. Gurtu, T. Gutsche, H. E. Haber, K. Hagiwara, C. Hagmann, C. Hanhart, S. Hashimoto, K. G. Hayes, M. Heffner, B. Heltsley, J. J. Hernandez-Rey, K. Hikasa, A. Hocker, J. Holder, A. Holtkamp, J. Huston, J. D. Jackson, K. F. Johnson, T. Junk, D. Karlen, D. Kirkby, S. R. Klein, E. Klempt, R. V. Kowalewski, F. Krauss, M. Kreps, B. Krusche, Y. V. Kuyanov, Y. Kwon, O. Lahav, J. Laiho, P. Langacker, A. Liddle, Z. Ligeti, T. M. Liss, L. Littenberg, K.S. Lugovsky, S. B. Lugovsky, T. Mannel, A. V. Manohar, W. J. Marciano, A. D. Martin, A. Masoni, J. Matthews, D. Milstead, R. Miquel, K. Monig, F. Moortgat, K. Nakamura, M. Narain, P. Nason, S. Navas, M. Neubert, P. Nevski, Y. Nir, K. A. Olive, L. Pape, J. Parsons, C. Patrignani, J. A. Peacock, S. T. Petcov, A. Piepke, A. Pomarol, G. Punzi, A. Quadt, S. Raby, G. Raffelt, B. N. Ratcliff, P. Richardson, S. Roesler, S. Rolli, A. Romaniouk, L. J. Rosenberg, J. L. Rosner, C. T. Sachrajda, Y. Sakai, G P. Salam, S. Sarkar, F. Sauli, O. Schneider, K. Scholberg, D. Scott, W. G. Seligman, M. H. Shaevitz, S. R. Sharpe, M. Silari, T. Sjostrand, P. Skands, J. G. Smith, G. F. Smoot, S. Spanier, H. Spieler, A. Stahl, T. Stanev, S. L. Stone, T. Sumiyoshi, M. J. Syphers, F. Takahashi, M. Tanabashi, J. Terning, M. Titov, N. P. Tkachenko, N. A. Tornqvist, D. Tovey, G. Valencia, K. van Bibber, G. Venanzoni, M. G. Vincter, P. Vogel, A. Vogt, W. Walkowiak, C. W. Walter, D. R. Ward, T. Watari, G. Weiglein, E. J. Weinberg, L. R. Wiencke, L.Wolfenstein, J. Womersley, C. L. Woody, R. L. Workman, A. Yamamoto, G. P. Zeller, O. V. Zenin, J. Z. Hang, and R. Y. Zhu, J. Phys. G-Nucl. Part. Phys. 37, 075021 (2010).
F. J. Fattoyev, C. J. Horowitz, J. Piekarewicz, and G. Shen, Phys. Rev. C 82, 055803 (2010).
G. Baym, H. A. Bethe, and C. J. Pethick, Nucl. Phys. A 175, 225 (1971).
P. B. Demorest, T. Pennucci, S. M. Ransom, M. S. E. Roberts, and J. W. T. Hessels, Nature 467, 1081 (2010)
J. Antoniadis, P. C. C. Freire, N. Wex, T. M. Tauris, R. S. Lynch, M. H. V. Kerkwijk, M. Kramer, C. Bassa, V. S. Dhillon, T. Driebe, J.W. T. Hessels, V. M. Kaspi, V. I. Kondratiev, N. Langer, T. R. Marsh, M. A. McLaughlin, T. T. Pennucci, S. M. Ransom, I. H. Stairs, J. V. Leeuwen, J. P. W. Verbiest, and D. G. Whelan, Science 340, 1233232 (2013).
R. Ciolfi, V. Ferrari, L. Gualtieri, and J. A. Pons, Mon. Not. R. Astron. Soc. 397, 913 (2009).
A. Colaiuda, V. Ferrari, L. Gualtieri, and J. A. Pons, Mon. Not. R. Astron. Soc. 385, 2080 (2008).
D. Lai, and S. L. Shapiro, Astrophys. J. 383, 745 (1991).
J. M. Dong, W. Zuo, P. Yin, and J. Z. Gu, Phys. Rev. Lett. 112, 039001 (2014).
S. Chakrabarty, D. Bandyopadhyay, and S. Pal, Phys. Rev. Lett. 78, 2898 (1997).
P. W. Anderson, and N. Itoh, Nature 256, 25 (1975).
N. Andersson, K. Glampedakis, W. C. G. Ho, and C. M. Espinoza, Phys. Rev. Lett. 109, 241103 (2012).
N. Chamel, Phys. Rev. Lett. 110, 011101 (2013).
G. J. Cao, X. Zhou, and N. Wang, Sci. China-Phys. Mech. Astron. 58, 039502 (2015).
Author information
Authors and Affiliations
Corresponding author
Rights and permissions
About this article
Cite this article
Dong, J., Zuo, W., Gu, J. et al. Stellar structure of magnetars. Sci. China Phys. Mech. Astron. 59, 642003 (2016). https://doi.org/10.1007/s11433-015-5772-6
Received:
Accepted:
Published:
DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-015-5772-6