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“ 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. “ 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. 脉冲星研究历史 Landau: Chadwick (1932)  Landau (1932) Baade & Zwicky (1934) Openheimer & Volkoff (1939)

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“ 寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新

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  1. 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

  2. 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 “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  3. 0引言: 脉冲星中子星奇异星 • 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”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  4. 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？ “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  5. 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”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  6. 0引言: 脉冲星中子星奇异星 • 中子星模型 • 大气层 • 外壳层 • 内壳层 • 中子物质区 • 中子星的核？ “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  7. 0引言: 脉冲星中子星奇异星 • 关于中子星核的夸克相 • c的一种估计：(4R3/3)-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？ “寻找奇异星的可能途径”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  8. 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 > 3nuc • 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

  9. 0引言: 脉冲星中子星奇异星 • 奇异星模型 • 带壳奇异星 • 裸奇异星 “寻找奇异星的可能途径”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  10. 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:MR-3, SS:MR3） • 表面特征 “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  11. 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”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  12. 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： “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  13. 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)~610-2 s, bv(mU,dU)~ 2102~9 s “寻找奇异星的可能途径”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  14. 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

  15. 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=4r2 dr) • EoS：P = P() • 数值积分  冷星结构 “寻找奇异星的可能途径”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  16. 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：R<rm<rco • 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

  17. 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”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  18. 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~ 10s， s0（~300m的外壳层） • SS： c< 2s， s0（~1fm） • 表面的电学特性 • NS：自身不带电，单极感应~1011B12V/cm • SS：~51017V/cm，~1011V/cm（~103fm） • 表面粒子的束缚能 • NS：<10keV；SS：>>10keV “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  19. 3 表面特性 • 奇异星是否有厚壳层（10-6~10-5）？ • 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~10-15IS: P>103s • 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 “寻找奇异星的可能途径”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  20. 3 表面特性 • 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：SQM>>NS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

  21. 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”http://vega.bac.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  22. 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 • P1/2~0.2 • M<0.1 • R<1km “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  23. 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： • L~2km: v~108cm/s, 动磁平衡时B~1015G • L~1m: v~105cm/s, 动磁平衡时B~1013G • 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.pku.edu.cn/~rxxu 徐仁新

  24. 结论 • 问：如何寻找奇异星？ • 答：方法是有的。但要得到能使大多数 • 天体物理学家公认的奇异星存在证 • 据，还有待今后进一步的理论和观 • 测研究。 “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

  25. 寻找奇异星的可能途径 谢谢各位 请多指教 “寻找奇异星的可能途径”北京大学天文学系 徐仁新

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