含退禁閉夸克物質(zhì)的致密星熱輻射演化.pdf_第1頁(yè)
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1、致密星由致密核物質(zhì)構(gòu)成,其內(nèi)部存在由中子、質(zhì)子到奇異性物質(zhì)(比如,超子物質(zhì)或奇異夸克物質(zhì))的各種可能性,由于高密低溫的環(huán)境核物質(zhì)還可能出現(xiàn)超導(dǎo)、超流等性質(zhì)。關(guān)于致密星內(nèi)部物質(zhì)成分和物態(tài)至今仍是探索中的天體物理問(wèn)題。致密星表面高能輻射為我們認(rèn)識(shí)致密星相關(guān)物理性質(zhì)和演化提供了有價(jià)值的信息。借助Chandra和XMM-Newton探測(cè)器的觀測(cè)數(shù)據(jù),我們能更有效地限制和檢驗(yàn)物理理論對(duì)致密星內(nèi)部的窺視和預(yù)測(cè),從而深刻地理解致密星結(jié)構(gòu)和演化。

2、 致密物質(zhì)狀態(tài)方程和致密星結(jié)構(gòu)是研究其熱輻射演化過(guò)程的基礎(chǔ),我們首先介紹了幾種致密物質(zhì)的狀態(tài)方程并且構(gòu)建了不同的致密星模型。在此基礎(chǔ)上,我們采用旋轉(zhuǎn)微擾理論在較寬的致密物質(zhì)狀態(tài)方程參數(shù)范圍內(nèi),研究了致密星的旋轉(zhuǎn)演化行為。研究顯示,隨著星體的旋轉(zhuǎn)減慢,致密星內(nèi)部有可能出現(xiàn)奇異夸克物質(zhì),其存在形式可能是混合相或純夸克核。 隨著星體的壓縮,除致密星結(jié)構(gòu)發(fā)生改變外,還可能發(fā)生各種相變過(guò)程。相變性質(zhì)反過(guò)來(lái)又會(huì)影響致密星的結(jié)構(gòu)與演化。我們

3、介紹了一級(jí)相變的相關(guān)理論,以強(qiáng)子-夸克退禁閉相變?yōu)槔懻摿薓axwell構(gòu)造和Gibbs構(gòu)造方法對(duì)致密物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)和致密星結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響。 致密星熱輻射演化是能量損失和加熱行為相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。我們?cè)谶@里介紹幾種典型的加熱機(jī)制:由旋轉(zhuǎn)減慢引發(fā)弱作用反應(yīng)偏離平衡的化學(xué)加熱、相變過(guò)程中的能量釋放和磁場(chǎng)耗散。我們著霓研究了基于Gibbs構(gòu)造的一級(jí)相變過(guò)程的能量釋放,在如此相變期間不僅有潛熱釋放,而且混合相的非線性性質(zhì)會(huì)導(dǎo)致相變過(guò)

4、程中一部分化學(xué)結(jié)合能的釋放。我們分析這是因?yàn)榉堑葔合嘧兊姆蔷€性性質(zhì)導(dǎo)致相變過(guò)程中出現(xiàn)耗散行為,相變期間系統(tǒng)偏離化學(xué)平衡,從而使得結(jié)合能釋放出來(lái)。在此基礎(chǔ)上我們重點(diǎn)討論了致密星內(nèi)部強(qiáng)子-夸克退禁閉相變過(guò)程,估計(jì)了其結(jié)合能釋放的大小。結(jié)果顯示,非平衡耗散過(guò)程的結(jié)合能釋放比潛熱要大得多,混合星轉(zhuǎn)動(dòng)減慢過(guò)程中,退禁閉耗散將是最重要的加熱機(jī)制。 在介紹和分析了幾種加熱機(jī)制的基礎(chǔ)上,我們給出了不同致密星模型下的熱輻射光度的演化曲線,比較了幾

5、種典型的加熱機(jī)制在致密星不同演化階段的作用。結(jié)果顯示,退禁閉加熱機(jī)制可以延緩帶殼奇異星的熱輻射過(guò)程,并且使得其演化曲線與現(xiàn)有的中等年齡星體的觀測(cè)數(shù)據(jù)相符;CFL相奇異星的PBF過(guò)程主要影響星體早期的熱演化過(guò)程,并且結(jié)合亮度限制和熱輻射演化過(guò)程,我們可以限制CFL相的能隙大小;磁場(chǎng)演化的效果,修正了帶殼奇異星的晚期熱演化行為,使其更加符合現(xiàn)有的中等年齡脈沖星熱輻射的觀測(cè)數(shù)據(jù);對(duì)于老年高熱輻射脈沖星來(lái)說(shuō),在混合星模型下退禁閉加熱機(jī)制比化學(xué)加

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