尋找奇異星的可能途徑北京大學(xué)天文學(xué)系徐仁新.ppt

“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,尋找奇異星的可能途徑,徐仁新 北京大學(xué)天文學(xué)系,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,尋找奇異星的可能途徑,0 引言：脈沖星中子星奇異星 1 最小轉(zhuǎn)動(dòng)周期 2 質(zhì)量-半徑關(guān)系 3 表面特性 4 其它可能途徑,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,脈沖星研究歷史 Landau: Chadwick (1932) Landau (1932) Baade & Zwicky (1934) Openheimer & Volkoff (1939) Pacini (1967，轉(zhuǎn)動(dòng)能-磁偶極輻射-超新星遺跡能源) Bell & Hewish (1967) Gold (1968，脈沖周期即為中子星轉(zhuǎn)動(dòng)周期) 1986: Haensel-Zdunik-Schaeffer, Alcock-Farhi-Olinto,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,與射電脈沖星有關(guān)的其它天體 （脈沖星類(lèi)天體 Pulsar-like stars） 吸積X射線(xiàn)脈沖星 X射線(xiàn)爆 反常X射線(xiàn)脈沖星 軟 射線(xiàn)重復(fù)爆 孤立“中子星” 射線(xiàn)爆發(fā)源？,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,射電脈沖星的 輻射機(jī)制 脈沖星的本質(zhì) 中子星模型 奇異星模型,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,中子星模型 大氣層 外殼層 內(nèi)殼層 中子物質(zhì)區(qū) 中子星的核？,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,關(guān)于中子星核的夸克相 c的一種估計(jì)：(4R3/3)-1 0.24fm-3 224MeV/fm3 超新星核反彈密度：2-4 nuc 穩(wěn)定中子星核心密度： 3 nuc 混合星 (hybrid stars): 存在密度間斷面 混雜星 (mixed stars): 混雜相（共存） 夸克星。奇異夸克星？,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,存在奇異星的兩個(gè)必要條件 致密星中心密度達(dá)到夸克解禁臨界密度 格點(diǎn)QCD不適用于高重子化學(xué)勢(shì)的中子星 超新星反彈和穩(wěn)定中子星模型： c 3nuc 大塊奇異夸克物質(zhì)是最穩(wěn)定的 注意：Strangelet可以不穩(wěn)定 體積效應(yīng)：高溫 蒸發(fā),“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,奇異星模型 帶殼奇異星 裸奇異星,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,奇異星與中子星的異同 在極限質(zhì)量(1.4)附近，半徑差別不明顯 物質(zhì)成分、密度分布（轉(zhuǎn)動(dòng)慣量） 質(zhì)量-半徑關(guān)系（NS:MR-3, SS:MR3） 表面特征,0 引言: 脈沖星中子星奇異星,宇宙中存在奇異星和中子星的可能性 所有脈沖星類(lèi)天體都是中子星 所有脈沖星類(lèi)天體都是奇異星 部分脈沖星類(lèi)天體是中子星，余為奇異星 部分或所有脈沖星類(lèi)天體是某種未知天體 若只有前三種可能性，我們不得不回答： 觀測(cè)上如何鑒別中子星和奇異星？,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,1 最小轉(zhuǎn)動(dòng)周期,天體的旋轉(zhuǎn)模（r-mode）不穩(wěn)定性 旋轉(zhuǎn)模振蕩（Papaloizou & Pringle 1978） 引力輻射導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)模不穩(wěn)(Andersson 1998) 旋轉(zhuǎn)理想流體一定存在旋轉(zhuǎn)模不穩(wěn)定性 旋轉(zhuǎn)模不穩(wěn)定發(fā)生的臨界條件：,1 最小轉(zhuǎn)動(dòng)周期,振蕩能耗散 體粘滯性差異 王青德&陸埮(1984)首次注意到： 非輕子反應(yīng) u + d s + u 有效耗散含SQM的中子星徑向振蕩能! Madsen(1992)：SQM的體粘滯系數(shù) 中子物質(zhì)與SQM的sv相近，但bv相差很大 bv(SQM)610-2 s, bv(mU,dU) 21029 s,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,1 最小轉(zhuǎn)動(dòng)周期,奇異星能比中子星轉(zhuǎn)得更快(Madsen1998,2000),“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,2 質(zhì)量-半徑關(guān)系,由狀態(tài)方程確定中子星和奇異星的結(jié)構(gòu) TOV方程：(dMr=4r2 dr) EoS：P = P() 數(shù)值積分 冷星結(jié)構(gòu),“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,2 質(zhì)量-半徑關(guān)系,觀測(cè)確定的質(zhì)量-半徑關(guān)系 吸積發(fā)生的必要條件：Rrmrco rm(最小吸積率)rco 觀測(cè)確定的M-R關(guān)系為：,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,2 質(zhì)量-半徑關(guān)系,觀測(cè)與理論的對(duì)比 EoS 李向東等 （1999） 偶極場(chǎng) L ,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,3 表面特性,中子星與奇異星表面特性的差異 密度分布與表面密度 NS：c 10s， s0（300m的外殼層） SS： c10keV,奇異星是否有厚殼層（10-610-5）？ Alcock等的觀點(diǎn) 奇異星可以從“臟”的星際環(huán)境中吸積物質(zhì) 裸奇異星不能提供形成磁層的粒子 不可能利用表面特性區(qū)分NS和SS XQZ：裸奇異星可以表現(xiàn)為射電脈沖星 SM爆轟模燃燒SN吸積10-15IS: P103s 強(qiáng)電磁場(chǎng)中的電子對(duì)過(guò)程可以提供磁層粒子 有可能利用表面特性區(qū)分NS和SS,3 表面特性,“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,依據(jù)表面特性尋找裸奇異星 裸夸克表面存在導(dǎo)致的與觀測(cè)有關(guān)的后果 表面粒子束縛能幾乎無(wú)窮大 RS的V-Gap 表面熱導(dǎo)率：SQMNS殼 開(kāi)放區(qū)粒子：BSS = e, NS = e 離子 觀測(cè)上的比較 脈沖星的漂移子脈沖觀測(cè) RS的V-Gap 一般脈沖星極冠區(qū)溫度比RS的低 能否觀測(cè)到反映開(kāi)放區(qū)粒子成分的X射線(xiàn)譜？,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,3 表面特性,4 其它可能途徑,冷卻率的差異 (Schaab et al. 1997),“尋找奇異星的可能途徑” /rxxu 徐仁新,“尋找奇異星的可能途徑” 北京大學(xué)天文學(xué)系 徐仁新,4 其它可能途徑,輻射區(qū)幾何對(duì)半徑（質(zhì)量）的限制,引力效應(yīng) 擠壓B 光線(xiàn)彎曲 M-R關(guān)系 1937+21 P1/20.2 M0.1 R1km,4 其它可能途徑,中子星和奇異星磁場(chǎng)起源和演化的差異 奇異星能否形成強(qiáng)磁場(chǎng)？Magnetar? PSS中兩種可能的湍流對(duì)流過(guò)程： L2km: v108cm/s, 動(dòng)磁平衡時(shí)B1015G L1m: v105cm/s, 動(dòng)磁平衡時(shí)B1013G 快發(fā)電機(jī)過(guò)程可產(chǎn)生1012-1018G纖維狀場(chǎng) 在吸積磁衰減過(guò)程中，NS和SS表現(xiàn)不同： 屏蔽，擠壓，熱殼耗散，SS殼層底部的爆發(fā)過(guò)程,“尋找奇異星的可能途徑” http:/vega.bac