近代物理所等研究中子星冷卻獲重要結(jié)論
近代物理所理論物理室研究人員及其合作者對中子星冷卻及其相關物理過程和主要輸入量進行了研究，獲得了一些重要結(jié)論。
中子星冷卻是天體物理和核物理共同關注的重要研究領域。隨著天文觀測數(shù)據(jù)的大量積累和精度提高，人們期望提取中子星結(jié)構(gòu)以及高密度核物質(zhì)的一些基本信息。特別是天文觀測Cas A超新星遺跡中子星的快速冷卻的發(fā)現(xiàn)，不僅激發(fā)了人們對中子星冷卻本身的極大興趣，同時也推動了人們對核物質(zhì)超流性和中微子發(fā)射等重要問題的研究。另外，核子之間短程關聯(lián)是當前核物理研究中備受關注的一個重要問題，對于核結(jié)構(gòu)、核物質(zhì)的一些性質(zhì)以及重離子反應的研究都有非常重要的意義。該研究正是基于以上兩項背景開展的。
研究人員計算了由于核子之間短程關聯(lián)導致的費米面排空效應對中子星冷卻過程輸入量的影響，包括中子星物質(zhì)超流性、中微子發(fā)射、物質(zhì)熱容量等。在此基礎上，進一步給出了費米面排空效應對冷卻曲線的影響（見圖）。研究結(jié)果表明：1）費米面排空效應會導致中子星物質(zhì)中超流能隙壓低一個數(shù)量級，從而對超流性在中子星冷卻中的作用提出了質(zhì)疑。2）費米面排空效應并不能改變直接Urca過程的閾值；如果直接Urca過程能夠發(fā)生，費米面排空效應將導致中微子發(fā)生率的降低，該結(jié)論與人們以往的預期完全相反。此外，間接Urca過程、軔致輻射和3PF2庫珀對形成-破缺過程的中微子發(fā)射率也被壓低，而且這一壓低效應在高密度情況下尤為明顯。3）中子星內(nèi)部β穩(wěn)定物質(zhì)熱容量被降低。4）年輕中子星的冷卻會被延緩，因此，在精確研究中子星熱演化時，費米面排空效應需要被考慮。
這項研究澄清了核子短程關聯(lián)導致的高動量尾巴在中子星冷卻中的作用，對于中子星冷卻和核子短程關聯(lián)的研究都具有一定的參考意義。
研究結(jié)果發(fā)表在Astrophysical Journal, 817, 6 (2016)。
文章鏈接：http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/817/1/6
圖 1.4倍太陽質(zhì)量中子星冷卻曲線
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