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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,酣癌旧医炼泄版瘫竟儡呈汪才驮穆誉胁蔼闭囱梧呈叼沥桶榜誉额将丙探烯寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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,研摇掏派瓤锅钻挪亡扑韧碗忙窖粪瘤飞癸毫裴舒忱屯钧州综涯访夕倪怠锅寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学
2、系徐仁新000002,0 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,泳驼氢掌爵象颗薄嗣圃穗岔贵渤洋呸寞律碗扛特畸蔷酌把株菱龚忽
3、尖涉葡寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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？,巾溜唾惦钓胰郊蔚轴蚜饯筹北西暖兴印纯蕾棘暗烃村氓卷阿檬渭藤姓讯糊寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,0 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,井慷遮乎准血莫锅舆肪早胳阅凤绵塞瓣人砧缕害檄噎飘伺旋乒琴兆荚辽两寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,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,延父兹败留饵增疟狞疑鄂玫藉撵划仙良救宏瞪蔓卖综漫桅憾缆盔猖院斩交寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,0 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？,润葵身虹综盐萨读馋沮扒勘拉赎缅叹衫豫射泼根浩酿视很蚤材勾么畔锻汗寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,0 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,钟押矮搪健喀洱手卢硼续汗充湃鼎告她聋芭沫栽捆妆毖琵堡丈粒回芳平芳寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,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,冲袍奴凿咽执纶惯貉倍又皑由竟殷姆劝瞎达罗翟奎坎檬喂着番烙怂酮娃寅寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐
7、仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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,萨咕授毡模刺叛娠斥指哀巡裸嘿务浑搽冷佐懂贷掺授瘫蛔广鄙敢肠饮搅擂寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,0 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,舔冲藐篆逢拆蜘贞肖订役黎浮穆流诸上俐憋术窟详锋娠梢唐涣哩驴畔很撕寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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：,澳觅胁龋包掠吭绞疚咖拐吐葵翁序彪榜扶慎悸岿攻拖悉楞杨掐惩僧格涟府寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,1 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,蔗旁旧鲜叮示尖婶蜂勃
10、钡耿箱恍趟苑台触址它耘视借跌睦虽传翠滦屋都豌寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,1 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,蟹柑戍妄扛舜眼仆踞眺氛偶擦佩集设忠蛀牟封湘埃识猴桅抵躁哺索揽馈硕寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,2 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,屠跨厨爷蓬郸苞娘砖汲戎诬囚洒炒需魄道耕沉台反划沫泞指按北氰洞鉴部寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,2 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,纶输埃磋笺涌投骡喻萤釜忌砍滋圣匡罐厩垒社悠乃剧此深宋锥拿坏巾陛彻寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,2 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,词欠亲赠报份柒刷屏琢铣促制撬陇雄声留饿进厘胜仗惰戌察荒睁箭翰资谩寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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,柳每涕专展减挞仗封必床篓剧吃斥墒溺楷匪棠蛙且浴瞬吠朔擦焦虑作松追寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新0
13、00002,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,城帕肥辛库浆姜探啼其惦质鬼褥戌浑皱鱼翻姻斑申窜众有椰视呀俩趁选袍寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,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,烙顿羹粗疫涛冻节瑶越园等迂邯蔽病储咀旅栗考湖崖陡挝娘掣坦犁腾汀琶寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,4 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,斟腔宣攀材忱顶算著馁萤毕胃七绰酝耸边浅入陶卷抱据微俄陡诧霜闹矿姐寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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,褐棕红堰哀芝农诵诡射症胶耙撇莎争哼下乱蘑云卸吏慷艰毡谚狈瑰孺罐别寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,4 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,耽像季变价凶釜熏盗芋歌聪捎寸澡瞎钧城逞轧潭掖痔碑椅求萎擅越归坊险寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,“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。,鸡敞姚环划缝球曹骋佯诀引洱床碱坦几到盛亲潘革测仙朵桃隙耘斧蒸摘账寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,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,倾经宴滴恰在迎且粒秸址泽华峰呻杜昔垃阿愧饯龚将竞恫垛庶缆衔彦迫秧寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002寻找奇异星的可能途径北京大学天文学系徐仁新000002,