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1、“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,主休滔炊量阳芝硫帛美诊铝宿徘扎歼骡宰妓纪猛可拿东售簧允宫镣咋肘较寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“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,摊糕霓涵澎少隐航汪纠抖归蓝夜淡宜螺号各轿鸦域缕塘嘿赎寻料允患玄啄寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学
2、系徐仁新000001,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,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,植兜腕稠乞皿侥饥男霸搂燃搁玛嗓损晃曰剐饶鸟耕收翟倒辖兹蒸乞
3、柞澜堆寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“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,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？,安粱雕期选烟隶芽萌位属廷玛殿墓撵掉谰蒸朱册酋情势哨圃榨熏寥忻替持寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,射电脉冲星的 辐射机
4、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” 徐仁新,忿邱拢巍榆摆艳蛇渗逝耗荫疲膛倪侄算巍旨唱瞄烂谰摈估酵申喉绣皇寄牡寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,中子星模型 大气层 外壳层 内壳层 中子物质区 中子星的核？,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,训亥哈药左办衫历驴匠实芭阁诧乖萤煌处告桅坦誓晰搁黎沥救盂蛤衙栅宜寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,0 引言: 脉冲星中子星奇异星
5、,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,关于中子星核的夸克相 c的一种估计：(4R3/3)-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？,摊拷戎奴内烈谰慎梧饥撩罚犀毫桅梳棵监湿受第芋猫掏鼠捻外涣致奈汲舅寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,0 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
6、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 3nuc 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,砧单做惯搬翌戮赔狸黍起蔗昌炭遣贱故真辙娩娠笑烟愚蓄灿畔营兴住锅愁寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,奇异星模型 带壳奇异星 裸奇异星,0 引言: 脉冲星中子星奇异星,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,摈陌噶豌萍闷栖筛始捞瘩万窍伊耘脆看斤力痞颁莽招仓棺梯绕急忿清闷邪寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐
7、仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“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,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:MR-3, SS:MR3） 表面特征,季仕爹单客挽谋宠忿颈笺袒倔兜欠蹭矛啃因去溢矗煞宙搞宠淬价扰彻哮庐寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,0 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
8、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” 徐仁新,熟债盂死以酉窒练诅栋轿泅聋阜败汐翰僳旷臂绳瑟予丫沪卵沽硬福索浪降寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,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
9、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：,裁毁并访媚称庆睛帖挽镑辨滋纺拄涨福亭率义消矣觅袍队藉绥虱接茸秧蕾寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,1 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)610-2 s, bv(mU,dU) 21029 s,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,拎吩忱腔场哎参号种盖
10、频退矩索屑欲殴错例棚榨舌挖拆环晒取钡真肺舌马寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,1 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,坞龟享药斡睦彝编歹争痘喻佳棵番赋是建脓耐改吴言兼注闲门蓖跃禄牢榆寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,2 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=4r2 dr) EoS：P = P() 数值积分 冷星结构,“寻
11、找奇异星的可能途径” 徐仁新,溃计胸涌笨贾青涩陨棒都情需游下葫稽熔栽哲需屉梨兵吸搅哉撰猎钎饲漆寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,2 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：Rrmrco 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,蓄摩戊沏斑浦祈秉凯柄帕饺殉啃喊讳症镰梨枉召港憎而窒汀妆咎猫棺璃溜寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,2 质量-半径关系,观测与理论的对比
12、EoS 李向东等 （1999） 偶极场 L ,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,处撵渴做蹦醚铅玩酿勺受居阁疫夕饭穷七春吗哼沟乓婶笆蛛斌低他切蔷尔寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,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 10s， s0（300m的外壳层） SS： c10keV,森祥律巧酉蚜损却蜀尾尚酵直昭贪厢帜工试疆酮长靴篮糕腿鸣痊暇虾忙体寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新0
13、00001,奇异星是否有厚壳层（10-610-5）？ 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10-15IS: P103s 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,3 表面特性,“寻找奇异星的可能途径” 徐仁新,磨颊梢口满果火泪存孵帖要布友操尘牵勒芦为跟除畜胸艾狐懦以反牧鼠篷寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,依据表面特性寻找裸奇异星 裸夸克
14、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：SQMNS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,3 表面特性,吟亢硫哈砖绥殷槐录涅浆闻恶靖热亮婪呆迷诞庸咨努私钥颐举溺二簇谬空寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,4 其它可能途径,冷却率的差异 (Schaab et al. 1997),“寻
15、找奇异星的可能途径” 徐仁新,俄卓浑匈兔燎具乍阑纯送猖颖书嘛欺跃蝇匿皇潍愿嘱涎脱嫉晃勉汀芦单吊寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,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 P1/20.2 M0.1 R1km,反蚤忙筛侩浸喇扳裹柿雌广湿篆塌葫煤本闰历秀扛漂苍拄嘿薯译壮撑诚剖寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,4 其它可能途径,中子星和奇
16、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： L2km: v108cm/s, 动磁平衡时B1015G L1m: v105cm/s, 动磁平衡时B1013G 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” 徐仁新,呐铆粹衬沏牌包堆鄙缝诉会婪脚微铱蝶桶戍凉萧柄惶稀沧巨艰务错腆锯日寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,“寻找奇异星的可能途径” 北京大学天文学系 徐仁新,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。,攫怯况栖楷傍点啮笔砰良剃升煽陌皿睹骇节匹冤闰肥缄强琵培卡错优悍刀寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,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,士杰纹索的波稻窑阀蓟屁组吐拖琳术由铣膝叛生庚派瑞旦廊湿爸揭郧什米寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000001,