寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新.ppt

“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,寻找奇异星的可能途径,徐仁新 北京大学天文学系,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,寻找奇异星的可能途径,0 引言：脉冲星中子星奇异星 1 最小转动周期 2 质量-半径关系 3 表面特性 4 其它可能途径,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,脉冲星研究历史 Landau: Chadwick (1932) Landau (1932) Baade & Zwicky (1934) Openheimer & Volkoff (1939) Pacini (1967，转动能-磁偶极辐射-超新星遗迹能源) Bell & Hewish (1967) Gold (1968，脉冲周期即为中子星转动周期) 1986: Haensel-Zdunik-Schaeffer, Alcock-Farhi-Olinto,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,与射电脉冲星有关的其它天体 （脉冲星类天体 Pulsar-like stars） 吸积X射线脉冲星 X射线爆 反常X射线脉冲星 软 射线重复爆 孤立“中子星” 射线爆发源？,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,射电脉冲星的 辐射机制 脉冲星的本质 中子星模型 奇异星模型,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,中子星模型 大气层 外壳层 内壳层 中子物质区 中子星的核？,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,关于中子星核的夸克相 c的一种估计：(4R3/3)-1 0.24fm-3 224MeV/fm3 超新星核反弹密度：2-4 nuc 稳定中子星核心密度： 3 nuc 混合星 (hybrid stars): 存在密度间断面 混杂星 (mixed stars): 混杂相（共存） 夸克星。奇异夸克星？,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,存在奇异星的两个必要条件 致密星中心密度达到夸克解禁临界密度 格点QCD不适用于高重子化学势的中子星 超新星反弹和稳定中子星模型： c 3nuc 大块奇异夸克物质是最稳定的 注意：Strangelet可以不稳定 体积效应：高温 蒸发,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,奇异星模型 带壳奇异星 裸奇异星,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,奇异星与中子星的异同 在极限质量(1.4)附近，半径差别不明显 物质成分、密度分布（转动惯量） 质量-半径关系（NS:MR-3, SS:MR3） 表面特征,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,宇宙中存在奇异星和中子星的可能性 所有脉冲星类天体都是中子星 所有脉冲星类天体都是奇异星 部分脉冲星类天体是中子星，余为奇异星 部分或所有脉冲星类天体是某种未知天体 若只有前三种可能性，我们不得不回答： 观测上如何鉴别中子星和奇异星？,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,1 最小转动周期,天体的旋转模（r-mode）不稳定性 旋转模振荡（Papaloizou & Pringle 1978） 引力辐射导致旋转模不稳(Andersson 1998) 旋转理想流体一定存在旋转模不稳定性 旋转模不稳定发生的临界条件：,1 最小转动周期,振荡能耗散 体粘滞性差异 王青德&陆埮(1984)首次注意到： 非轻子反应 u + d s + u 有效耗散含SQM的中子星径向振荡能! Madsen(1992)：SQM的体粘滞系数 中子物质与SQM的sv相近，但bv相差很大 bv(SQM)610-2 s, bv(mU,dU) 21029 s,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,1 最小转动周期,奇异星能比中子星转得更快(Madsen1998,2000),“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,2 质量-半径关系,由状态方程确定中子星和奇异星的结构 TOV方程：(dMr=4r2 dr) EoS：P = P() 数值积分 冷星结构,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,2 质量-半径关系,观测确定的质量-半径关系 吸积发生的必要条件：Rrmrco rm(最小吸积率)rco 观测确定的M-R关系为：,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,2 质量-半径关系,观测与理论的对比 EoS 李向东等 （1999） 偶极场 L ,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,3 表面特性,中子星与奇异星表面特性的差异 密度分布与表面密度 NS：c 10s， s0（300m的外壳层） SS： c10keV,奇异星是否有厚壳层（10-610-5）？ Alcock等的观点 奇异星可以从“脏”的星际环境中吸积物质 裸奇异星不能提供形成磁层的粒子 不可能利用表面特性区分NS和SS XQZ：裸奇异星可以表现为射电脉冲星 SM爆轰模燃烧SN吸积10-15IS: P103s 强电磁场中的电子对过程可以提供磁层粒子 有可能利用表面特性区分NS和SS,3 表面特性,“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,依据表面特性寻找裸奇异星 裸夸克表面存在导致的与观测有关的后果 表面粒子束缚能几乎无穷大 RS的V-Gap 表面热导率：SQMNS壳 开放区粒子：BSS = e, NS = e 离子 观测上的比较 脉冲星的漂移子脉冲观测 RS的V-Gap 一般脉冲星极冠区温度比RS的低 能否观测到反映开放区粒子成分的X射线谱？,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,3 表面特性,4 其它可能途径,冷却率的差异 (Schaab et al. 1997),“寻找奇异星的可能途径” /rxxu 徐仁新,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,4 其它可能途径,辐射区几何对半径（质量）的限制,引力效应 挤压B 光线弯曲 M-R关系 1937+21 P1/20.2 M0.1 R1km,4 其它可能途径,中子星和奇异星磁场起源和演化的差异 奇异星能否形成强磁场？Magnetar? PSS中两种可能的湍流对流过程： L2km: v108cm/s, 动磁平衡时B1015G L1m: v105cm/s, 动磁平衡时B1013G 快发电机过程可产生1012-1018G纤维状场 在吸积磁衰减过程中，NS和SS表现不同： 屏蔽，挤压，热壳耗散，SS壳层底部的爆发过程,“寻找奇异星的可能途径” http:/vega.bac