НАГРЕВ И ОСТЫВАНИЕ МАГНИТАРОВ

1. НАГРЕВ И ОСТЫВАНИЕ МАГНИТАРОВ А.Д. Каминкер, А.Ю. Потехин,Д.Г. Яковлев Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, РАН, Санкт-Петербург Введение Феноменологическая модель нагрева магнитаров Остывание нейтронных звезд со слоевым нагревом Механизмы нейтринного излучения Эффекты теплопроводности Расход тепловой энергии Выводы Москва, ГАИШ МГУ, 18.05.2007

2. Магнитары и остывание изолированных НЗ • Два предположения: • Наблюдения • отражают • постоянное • тепловое излучение • с поверхности НЗ • Магнитары -- • остывающие • нейтронные звезды Необходим внутренний НАГРЕВ

3. Теория остывания с внутренним нагревом Тепловой баланс: Перенос тепла: - эфф. коэффициент теплопроводности Фотонная светимость: Теплоизолирующая оболочка: Тепловая энергия: Основные регуляторы остывания: 1. Уравнение состояния 2. Нейтринное излучение 3. Процессы нагрева 4. Сверхтекучесть 5. Магнитные поля 6. Легкие элементы на поверхности НЗ

4. Модель нагрева: ergcm -3 s -1 при - характерное время нагрева i H ii iii H0 iv erg s -1

5. Модели нейтронных звезд • EOS --- Akmal, Pandharipande, Ravenhall (APR III); нейтроны, • протоны, электроны и мюоны в ядре НЗ • Прямой Urca процесс: > 1.275x1015 g/cc, M>1.685 MSUN • Максимальная масса --- MMAX=1.929 MSUN • Модель замедленного остывания --- M=1.4 MSUN, R=12.27km, • = 9.280x1014 g/cc • Модель ускоренного остывания M=1.9 MSUN, R=10.95km, • = 2.050x1015 g/cc • Теплоизолирующая оболочка -- Fe • (плотности <1010 g/cc; учет нейтринного излучения) • 7. Дипольное магнитное полеB=5x1014Gна полюсах • теплоизолирующей оболочки ( G ) B=1014,1015,2x1015,5x1015,1016 Пренебрегаем влиянием магнитного поля на теплоперенос при плотностях > 1010 g/cc!

6. 1- SGR 1900+14 2- SGR 0526-66 Нет изотермического режима. 3-AXP 1E 1841-045 Независимость внутренних и внешних слоев. 4- CXOU J010043.-721134 5-AXP 1RXS J170849-400910 Мощное нейтринное излучение. 6- AXP 4U 0142+61 Только нагрев внешних слоев не противоречит светимости магнитаров. 7- AXP 1E2259+586

7. Влияние нейтринного излучения на профиль температурыв теплоизолирующем слое НЗ

8. Механизмы нейтринного излучения во внешних оболочках магнитаров

9. Нейтринное излучение во внешних оболочках магнитаров B=1012 G, T=109 K B=1015 G, T=109 K B=1015 G, T=2x109 K B=1012 G, T=2x109 K

10. Замедленное и ускоренное остывание

11. Влияние магнитных полей: теплопроводность и нейтринное синхротронное излучение во внешних слоях НЗ :

12. Увеличение и уменьшение теплопроводности =3 x 10 12 =10 14 g cm -3 --- Появление изотермических слоев в глубине НЗ

13. Изменение теплопроводности вблизи внешнего теплоизолирующего слоя --- = 4x1011 g/cc = 1010 g/cc

14. Затраты тепловой энергииисветимостимагнитаров выделено в слое 1. Нагрев не может быть больше предельного: Emax~1050 erg  Wmax~3x1037 erg/s 2. Скорость нагревадолжна быть больше светимости; оптимально: L/W~0.01

15. Выводы 1. Основное предположение:слоевой нагрев нейтронных звезд g cm -3 2. Источники нагрева – вблизи поверхности: 3. Интервал интенсивности нагрева: erg cm-3 s-1 4. Нейтринное излучение против увеличения интенсивности 5. Накачка огромной энергиив более глубокие слоине дает роста 6. Сильно неоднородное распределение температуры: во внешнем слое нагреваT> 109 K; глубокие слои коры и ядро звездыостаются холоднымиT<< 109 K Независимость тепловой эволюции внешних и внутренних слоев 7. Полное выделение энергии(в течение104 – 105лет) не может быть меньше, чем1049—1050erg; только1%этой энергии расходуется на нагрев поверхности ! 8.

16. Влияние длительности нагрева Нагрев в слое I H0=3x1020 или 3x1019 erg s-1 cm-3