“ 裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

1. 裸奇异星研究进展 徐仁新 北京大学天文学系 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

2. 裸奇异星研究进展 0引言：奇异星与裸奇异星 1裸奇异星表面物理特性 表面强电场，表面热辐射 2裸奇异星可能的天体物理表现 漂移子脉冲，软重复爆源，其它 3结论：裸奇异星研究正在起步 “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

3. 0引言：奇异星与裸奇异星 QCD相图 • Bottom-up • Top-down • 地面实验 • 天体实验 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

4. 0引言：奇异星与裸奇异星 • 宇宙强子化相变：Strangeness？ • 时标：~10-6s ~ 1GeV • 强子化时发生了爆胀？ •  (10-2-10)M (MACHO?) • Strangelet: 暗物质?

5. 0引言：奇异星与裸奇异星 • 脉冲星：中子星还是奇异星？ • Landau: Chadwick (1932)  Landau (1932) • Baade & Zwicky (1934) • Oppenheimer & 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 “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

6. 0引言：奇异星与裸奇异星 • 奇异星：有否厚壳层（“Burka”）？ • 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 • 超新星爆发过程中只能吸积~10-15物质 • 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 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

7. 0引言：奇异星与裸奇异星 • 其它可能区分中子星和奇异星方法 • 最小转动周期法 • 旋转模不稳定性：引力辐射自转减慢 • 王-陆：SQM的体粘滞系数比核物质高 • 奇异星可以比中子星自转得更快 • 质量-半径关系法 • 理论：{TOV+EoS} NS: M~R-3, SS: M~R3 • 观测：吸积必要条件R<rm<rco  M-R区域 “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

8. 0引言：奇异星与裸奇异星 • 观测与理论的对比EoS • 李向东等 • （1999） • 偶极场 • L 

9. 1裸奇异星表面物理特性 裸奇异星表面的强电场 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

10. 1裸奇异星表面物理特性 SQM表面的热辐射 • SQM中的色散关系：2 = p2 + k2c2 (p ~20MeV) • Kirchhoff定律：r(T)/ (T) = T4 (热力学定律证明) • T >~ p时： (T) ~ 1 r(T) ~ T4 (热辐射) • T << p时：理想导体全反射 r(T) << T4 • 对于大多数SS，T<< p ~ 1011K (10 MeV)： 能否有其它机制产生电磁辐射？ “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

11. 1裸奇异星表面物理特性 • Coulomb垒电势差V~20MeV/e~2 107V • Coulomb垒厚度r~103fm • 表面电场 ~ V/r ~ 2 1017V cm-1 • 强场真空是不稳定的。 例如：若E>Ec~ 1016V/cm，真空中自发产生e对。 • 真空中电子产生率：(E>>Ec情况下) W=1.7 1050(E/Ec)2 cm-3s-1 =2.5 1053 cm-3s-1 (for E=5 1017V/cm) “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

12. 1裸奇异星表面物理特性 • W是很大，但BSS表面存在简并电子！ • 描述电子对产生的Dirac空穴图象 P ~ exp[- (Ec/E)] ~ 1 N ~ 4R2r ne tth-1 (s-1) ~N/(4R2c)<<e(cm-3) Lb~N(mc2+kT) (erg s-1) ~1051(erg s-1) if T~1011K

13. 1裸奇异星表面物理特性 • 考虑BSS表面热辐射和e对产生致辐射 eq (T)T4/(T4) Lb/ (4R2T4) “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

14. 1裸奇异星表面物理特性 关于Usov辐射机制的争论 • Mitra’s Comment： • 正负电子对的产生会减弱电场，直至小于临界电场； • 能源问题：电场能量不足以维持大量电子对产生，且热能从奇异星内部通过和e传递到表面需要很长时间。 • Usov’s Replies： • 电子的TF分布会维持电场不衰减； • 奇异星可以通过对流等其它机制来传热。 “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

15. 2裸奇异星可能的天体物理后果 射电脉冲星的漂移子脉冲现象 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

16. 2裸奇异星可能的天体物理后果 • 理论模型：Ruderman-Sutherland(1975) • Vaccum-gap sparking  Vd ~ c (EB/B2) • RS要求：EB>10keV, B<0 • RS模型的困难 • NS表面EB很难（几乎不可能）达到10keV • 为何没有明显看到两类辐射(B<0, >0)? • 解决之道：裸奇异星？ • EB   for any B “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

17. 2裸奇异星可能的天体物理后果 软射线重复源的超Eddington辐射 • 超Eddington辐射 • 爆发：1038-42erg s-1, 790305: 1045erg s-1 • ZXQ(2001)的看法: 彗星撞击BSS • 能源：引力能+相变能。790305：~1024g • Usov辐射机制的计算 • 1025g总辐射能~1044erg,峰值~1045erg s-1 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

18. 2裸奇异星可能的天体物理后果 其它可能的天体物理后果 • 表面热导率：SQM>>NS壳 • 开放区粒子：BSS = e, NS = e离子 • r-mode: 无壳与SQM间的相互作用 • 磁场的位形与演化：壳层中？ “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新

19. 3结论 • 脉冲星是强作用研究的重要天体实验室 • 鉴别奇异星的存在对于研究QCD相图很有帮助 • 得到夸克表面存在的确切证据将可能是奇异星证论研究的决定性进展 • 关于裸奇异星的研究方兴未艾 “裸奇异星研究进展” 北京大学天文学系 徐仁新

20. 裸奇异星研究进展 谢谢各位 请多多指教 “裸奇异星研究进展” http://vega.bac.pku.edu.cn/rxxu 徐仁新