中子星内中子超流涡旋及其天文效应 彭秋和 (南京大学天文系) Beam of radiation Rotation 中子超流体 涡丝核心(正常中子流体) radiation
中子星内中子超流涡旋及其天文效应 涡丝核心(正常中子流体) 中子超流体 彭秋和 (南京大学天文系)
目录 脉冲星(高速旋转的中子星)基本的观测性质 1.有关凝聚态(超流与超导)的物理预备知识 I我们的有关研究背景 ⅣV.磁星超强磁场的物理本质一 各向异性中子超流体P中子 Cooper对的顺磁磁化现象 V.强磁场下电子气体的Ferm能同磁场强度的相关性 VL磁星的活动性与高X-射线光度 VI年轻脉冲星 Glitch的物理本质: 3P2中子超流体的相震荡模型
目录 I. 脉冲星(高速旋转的中子星)基本的观测性质 II.有关凝聚态(超流与超导)的物理预备知识 III. 我们的有关研究背景 IV. 磁星超强磁场的物理本质 ─ 各向异性中子超流体3P2中子Cooper对的顺磁磁化现象 V. 强磁场下电子气体的Fermi能同磁场强度的相关性 VI. 磁星的活动性与高X-射线光度 VII. 年轻脉冲星Glitch的物理本质: 3P2 中子超流体 的相震荡模型
脉冲星 (高速旋转的中子星 基本的观测性质
I.脉冲星 (高速旋转的中子星) 基本的观测性质
中子星的预言和脉冲星的发现 ·1932年 Chadwick发现中子 1932年, Landau预言中子星(卢瑟福回忆录) 1934年Bade& Zwicky正式提出中子星观念 并且作了天才的预言 恒星死亡→超新星爆发→中子星 超新星爆发→高能宇宙线的产生 1967年Bel(导师 Hewish)意外地发现射电脉冲星 1968年God指出:脉冲星就是高速旋转的中子星 1983年发现毫秒脉冲星(基本都是双星系统内)
中子星的预言和脉冲星的发现 • 1932年,Chadwick发现中子 • 1932年, Landau 预言中子星(卢瑟福回忆录) • 1934年Baade & Zwicky正式提出中子星观念, 并且作了天才的预言 恒星死亡 → 超新星爆发 → 中子星 超新星爆发 →高能宇宙线的产生 1967年Bell (导师Hewish)意外地发现射电脉冲星 1968年Gold指出:脉冲星就是高速旋转的中子星 1983年发现毫秒脉冲星(基本都是双星系统内)
射电脉冲 射电波段上发现 观测到的脉冲很复杂(由于地球运动影响,脉冲到达时间上出现频率色散) 各个单个脉冲彼此变化、不同。但多次射电脉冲平均后的脉冲轮廓非常稳定 脉冲周期非常稳定(1012) 周期(P pulse ~P/10 Interpulse (中介脉冲
射电脉冲 • 射电波段上发现 • 观测到的脉冲很复杂(由于地球运动影响,脉冲到达时间上出现频率色散) • 各个单个脉冲彼此变化、不同。但多次射电脉冲平均后的脉冲轮廓非常稳定 • 脉冲周期非常稳定(10-12) 周期(P) Interpulse (中介脉冲) ~P/10 pulse
1054超新星遗迹 蟹状星云(Crab) 及其脉冲星(PSR0531) 西辛某稍日法前风 乃没 本至七年三 屏星西北几 生热出渴軒鑫 散子天建天有轔支些 游祐至 月数已没燈辰 凡:明 道若軒持 癸月犯餘三元執轅四
1054超新星遗迹 ---蟹状星云(Crab) 及其脉冲星(PSR0531)
射电脉冲星 毫秒脉冲星( Millisecond) 正常射电脉冲星 周期:十几亳秒到几秒。 (在密近双星系统中或位于球状星 团内物质密集区内)P≈几毫秒 集中在:0.1s-1s Crab脉冲星(PSRB0531): 它们不是年轻脉冲星,而是一种再 生(或再加速, Recycle)脉冲星 P=0.0334s 通过吸积它周围旋转物质而使脉 Vela脉冲星(PSRB0833): 冲星本身转动加快一螺旋桨机制 P=0.0893s 周期变率典型值: 自转逐渐(稳定地)变慢( Spin down) 原因:(主要原因)旋转的脉冲星dP/dt≈1020ss-1 辐射消耗转动能;或周围吸积 的旋转物质同磁层相互作用,毫秒脉冲星的典型性质: 使脉冲星旋转角动量减少。弱磁场(<10 10 Gauss, 周期增长率典型值 未探测到 Glitch现象 dP/dt≈10-15ss 空间运动速度不高(V<100km/s)
射电脉冲星
Beam of radiation Rotation axIs 脉冲星的磁层 Hot pots Neutron ,star Magnetic axis Magnetic field Beam of lines radiation
脉冲星的磁层
辐射束 r=c/9 开放磁力 光速园柱面 线 B 封闭磁层 中子星 1M=1.4M R=10 km B=108 to 10 13 gauss
开放磁力 光速园柱面 线 辐射束 r=c/Ω B 封闭磁层 中子星 M = 1.4 MSun R= 10 km B = 10 8 to 10 13 Gauss Ω
中子星(脉冲星)性质概要 质量≈(02-25)M。 半径≈(1020)km 自转周期P≈14ms-85(己发现的范围) 中子星大气层厚度≈10cm 表面磁场:1010-1013 Gauss(绝大多数脉冲星) 磁星:1014-1015 Gauss 表面温度:105-106K—非脉冲(软)x射线热辐射 脉冲星同超新星遗迹成协(?)发现10个 脉冲星的空间运动速度:高速运动。 大多数:V≈(200-500)km/s;5个:V>1000km/s 通常恒星(包括产生中子星的前身星):20-50km/s
中子星(脉冲星)性质概要 质量 ≈ (0.2-2.5)M⊙ 半径 ≈ (10-20) km 自转周期 P ≈ 1.4 ms – 8s (己发现的范围) 中子星大气层厚度 ≈ 10 cm 表面磁场: 1010-1013 Gauss (绝大多数脉冲星) 磁星: 1014-1015 Gauss 表面温度:105-106K— 非脉冲(软)x射线热辐射 脉冲星同超新星遗迹成协(?) 发现10个 脉冲星的空间运动速度: 高速运动。 大多数: V ≈(200 –500)km/s ; 5个: V >1000km/s 通常恒星(包括产生中子星的前身星): 20-50 km/s
