天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2025年5月24日
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标题: 中子星核心在“弱耦合”状态下的磁热演化:解耦扩散对磁星安静期X射线亮度的影响
标题: Magnetothermal evolution of neutron star cores in the `weak-coupling' regime: implications of ambipolar diffusion for the quiescent X-ray luminosity of magnetars
摘要: 一些磁星观测到的高静态X射线亮度通常归因于其超强磁场的衰减和演化。已经提出了几种耗散机制,每种机制在恒星的不同区域以不同的效率运行。在此背景下,由于其对磁场强度的强烈依赖性和将磁能转化为热能的能力,ambi极化扩散(即中子星核心带电粒子相对于中子的相对运动)被提出作为一种有前景的候选机制。我们进行了轴对称磁流体力学模拟,研究了在ambi极化扩散的影响下,由正常(非库珀配对)物质组成的中子星核心的长期磁场演化。核心被建模为一个由中子和带电粒子流体(质子和电子)组成的两流体系统,并与磁场耦合。模拟既在恒定温度下进行,也在可变温度下进行。在后一种情况下,采用了一种使磁场和热演化解耦的策略,使得在一系列初始磁场强度下都能有效地进行热建模。在恒温条件下,我们得到了预期的结果,即中子达到扩散平衡,洛伦兹力由带电粒子的化学势梯度平衡,磁场满足非线性Grad-Shafranov方程。当包括热演化时,磁场$B \gtrsim 5 \times 10^{15} \,\text{G}$可以平衡ambi极化加热和中微子冷却,从而延迟演化超过$\sim 10^{3} \,[B/(5 \times 10^{15}\,\text{G})]^{-6/5}$年。尽管表面亮度比被动冷却有所增强,但单靠ambi极化扩散所产生的热量还不足以完全解释磁星中观测到的持续X射线辐射。
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