中子星的磁场演化

中子星磁场的起源与演化问题一直没有满意解决。本文就近年的磁场观测统计分析和理论解释进行了系统介绍，并总结出中子星磁场演化的观测结论。     

磁场对辐射及中子星结构的影响

本文是近几年“攀登计划”执行情况的汇报。它概括了同步曲率辐射新机制发现的意义、解决的问题及应用前景。同时它阐明了中子星内部超强磁场存在的影响,以及可与观测相比较的效应。     

中子星之谜

１９３２年,在发现中子后不久,苏联学者朗道就预言在宇宙中可能存在中子星。两年后,巴德和茨维基甚至明确提出超新星爆发可以产生中子星。当人们第一次听到这种小得惊人、密度大得出奇的恒星,一定会问,真有这样的恒星吗？当初,在物理学家提出宇宙中可能存在中子星时...     

中子星探秘

中子星的旋转造成脉冲星的方向性。中子星在旋转时．从其两个磁极各发出一束电波．每当波束扫过地球观测者视线时。就会探测到一次射电脉冲。就像灯塔的灯光一样。     

中子星的吸积流动

本文分析中子星的吸积流动,其中磁轴与自转轴重合.吸积盘内缘区域的波阻将使盘内的角速度偏离开普勒速度而减小,引力势能使流体加热和加速.吸积盘中有两类流动.完全亚声速流动的引力势能主要使吸积流加热.另一种流动有跨声速过渡和激波.这两种流动都表明,吸积盘的高温区域都位于过渡区中,而外部区域中气体温度不高.还计算了中子星磁层中的吸积流动.在极区距几个中子星半径处,气体被急剧加热,产生X射线辐射,形成热斑.这些结果与中子星吸积流动的主要特征一致.     

超新星和中子星

现在我们对超新星的认识是跳跃式地发展的,近来突破性的进展是:Ⅰ型超新星的光变曲线的观测与1M的Ni~(50)的衰变模型符合得较好:Ⅱ型超新星的观测可描述为在超巨星壳层底部有10~(50)尔格能量沉积而产性爆发,形成中子星。本文探讨了超新星和中子星的关系,以及在超新星研究中的某些观点,介绍了超新星的观测特性、前身星的特点以及超新星模型。Ⅱ型超新星释放能量很可能与内部收缩成中子星和产生脉冲星联系在一起,而Ⅰ型超新星爆发将整个恒星毁掉不留下致密天体。某些脉冲星(中子星)可能是失去外层的大质量星爆发而产生的,这些事件并不伴随着明亮的超新星出现。超新星等于中子星形成的观念似乎应当解除.     

类太阳恒星磁场的太阳标度

假定太阳是一颗普通的恒星，对太阳磁场的高分辨率观测，则从内禀磁场强度，尺度谱，面积填充因子，成穴分布趋势，双极分布特征和演化时标等多方面，为类太阳恒星磁场测量提供了一个基本标度，本文综述了与恒星磁场测量有关的，太阳磁场若干观测特征，与类太阳恒星测量结果对比表明，类太阳恒星磁场的内禀强度与太阳磁场接近，但面积填充因子大１－２个数量级，这可能真实地反映了恒星磁场的内禀强度成太阳磁场接近，但面积填充因子     

测定中子星质量的新途径

现在,天文学家公认发射射电脉冲的中子星便是脉冲星,而中子星的质量常从所测脉冲双星的数据获得。例如,脉冲双星Ｂ１５３４＋１２、Ｂ１９１３＋１６及Ｂ２１２７＋１１Ｃ中脉冲星的质量分别为太阳质量的１．３３８、１４４２和１．３４９倍,即中子星的质量约为１?..     

新状态方程下中子星的性质

利用扩展的Skyrme作用可从Hartree-Fock多体理论中给出一种新的状态方程。本文在这个状态方程的基础上研究了静态中子星的性质。对于SKM和SG2这两个较好的Skyrme相互作用模型计算得到中子星的最大质量分别为Mmax=1.7M。，Max=1.67M。，此外，本文还研究了中子星的其它性质，如引力红移、惯量矩等，计算结果与观测以及Glitch模型符合。最后还发现在这种状态方程下，中子星冷却仅能通过冷却速度相对较慢的修正的Urca过程来实现。为便于比较，文中还计算了AV14＋TBF和Paris TBF这两种三体相互作用模型下的中子星的性质。     

中子星的相对论平均场描述

从相对论平均场理沦出发,考虑核子、超子和介子的相互作用,研究了中子星的结构和性质以及超子耦合常数对中子星性质的影响.发现当密度较高时,中子星的核心区主要由超子组成,即中子星转变成以超子为主要成分的奇异中子星,并且这种转变受到超子相互作用的影响.当超子耦合常数与核子耦合常数的比值为0.65时,中子星转变为奇异中子星所对应的密度最小,此时计算的中子星的最大质量为1.4 M⊙,与天文观测结果较好符合.     

测量到中子星的红移

欧洲空间局的XMM——牛顿望远镜第一次成功地测量了一颗中子星的引力红移,使科学家能由此推断恒星内部的结构。 中子星是大质量恒星作为超新星爆发后留下的致密遗迹。这些恒星的核在自身引力下坍缩,将物     

早期中子星和夸克物质

夸克禁闭的解除与夸克物质的存在一直是物理学家极感兴趣的问题。尽管理论上已指出在超高温或超高密的条件下可以有夸克物质存在,但是由于地面实验室的条件所限,目前还不能通过实验证实这一点.宇宙中被观测到的中子星(例如crab和Vela脉冲星)的中心密度大于4倍的核物质密度,其中心温度也可以达到10~8—10~9K,于是人们希     

中子星的热演化和磁衰减

本研究了中子星的热演化，自转演化和磁场演化的相互影响，考虑了一个自洽模型，中子星因磁偶极辐射而自转减慢，在内部产生某些加热过程，中子星磁场通过壳层的欧姆耗散来衰减。结果表明，磁场衰减提高了加热过程的重要性，相反，加热效应减慢了磁衰减，因此可以得出，中子星的热，自转和磁场也许不是独立演化的，不仅如此，这些演化与初始条件有关，因此，人们也许可以从射电和Ｘ射线观测对脉冲星年龄，初始磁场和周期给出某些限     

中子星内部中微子辐射的相对论修正

通过相对论平均场理论和相关的弱相互作用冷却理论,在有、无超子两种情况下的中子星物质中研究含相对论效应的中子星冷却性质,并且与非相对论情况进行对比分析.考虑到极微小尺度上的引力会偏离牛顿引力,引入引力修正效应.结果表明中微子辐射的相对论效应降低了中微子发射率、发光度以及星体的冷却速度.在考虑引力修正的无超子的中子星物质中,相对论效应所引起的星体冷却速度降幅最大,对于两倍太阳质量的传统物质中子星可达56%,而超子物质中降幅最小,约为38%.     

关于中子星辐射部位的一些探讨

本文试图讨论脉冲星辐射源的形成,指出光速圆柱附近,通过“磁湮没”产生高能粒子束,从而可形成脉冲辐射。本文指出: (1)光速圆柱附近非共转层中由于较差自转磁能会迅速积聚,积聚的功率和积聚区的尺度符合观测的要求;(2)上述磁能可通过“磁湮没”进行释放,“磁湮没”中产生的高能粒子束的速率及尺度符合观测对射束的要求;(3)辐射区粒子数密度可以远大于G-J模型中的值,与文[2]由观测对PSR0531+21的辐射区提出的要求一致;(4)γ射线与射电脉冲周期可有所不同。     

磁中子星的一维吸积柱模型

本给出了改进的一维吸积柱模型,探讨了在大吸积率下吸积柱的结构及物理性质,并理论推导吸积柱内下落物质的温度、密度及速度的变化。计算结果表明,它自上而下可以分为几个部分：冲击区（辐射压减速压）、理想气体压减速区、简并气体压减速区、外流区。作为例证,详细计算了吸积率Ｍ≈１０＾１７ｇ／ｓ,极区磁场强度Ｂｍ≈１０＾８Ｔ的中子星吸积柱。探讨了吸积柱内的热核反应,认为它可能与低质量Ｘ射线双星的低频ＱＰＯ（准周     

中子星中心致密天体的双星起源

探讨了认为中心致密天体(CCO)起源于双星的可能性.首先, CCO与正常遗迹脉冲星有着相似的平均自旋周期,但CCO的平均表面磁场强度(B～5.4×10~(10)Gs)低于正常遗迹脉冲星(B～7.7×10~(12)Gs)～2个量级.同时,几乎所有的正常遗迹脉冲星均分布在爱丁顿吸积加速线以上,而CCO全部分布在自旋加速线以下.因此怀疑CCO可能起源于双星吸积加速过程.其次,基于中子星再加速理论,分析了CCO可能的双星演化过程:双星系统中, CCO以M～1017g·s~(-1)的吸积率,经过～106yr的时间共吸积△M～10~(-2)M⊙的物质,其自旋周期将会从P～10 s降低至P～0.1 s,表面磁场强度将会从B～10~(12)Gs降低至B～1010Gs.考虑到～106yr的演化时标远大于CCO遗迹的年龄(～0.3–7 kyr),猜想CCO可能是双星系统中第1颗恒星超新星爆发的产物,而第2颗恒星超新星爆发后双星解体,留下CCO和第2颗恒星的超新星遗迹.该模型预言在CCO附近可能存在一颗年轻的正常脉冲星(P～0.02 s, B～1012Gs),并期望未来的射电望远镜和高能探测器能够进行搜寻.     

磁中子星的一维吸积柱模型

本文给出了改进的一维吸积柱模型,探讨了在大吸积率下吸积柱的结构及物理性质,并理论推导吸积柱内下落物质的温度、密度及速度的变化．计算结果表明,它自上而下可以分为几个部分：冲击区（辐射压减速区）、理想气体压减速区、简并气体压减速区、外流区．作为例证,详细计算了吸积率Ｍ≈１０~１７ｇ／ｓ,极区磁场强度Ｂｍ≈１０~８Ｔ的中子星吸积柱．探讨了吸积柱内的热核反应,认为它可能与低质量Ｘ射线双星的低频ＱＰＯ（准周期振荡）现象有关．     

γ射线爆发谱与中子星

本文对34个有湮灭辐射特征的γ爆事例进行统计分析,结果表明,具有大红移量的事例由反常中子星模型解释是合理的。