磁星与脉冲星Glitch现象物理本质的研究

Our recent research shows that the Fermi Energy of electrons will increase with B**(1/4) in strong magnetic field(B). We have demonstrated a severe error on calculating microscopic state number of degenerate electrons under strong magnetic field in some classical textbook of statistical physics , which has made chaos in researches of nutron stars. Once the energies of electrons are higher than neutron Fermi energy, the process of electron capture(EC) will occur in a magnetar. The outgoing high-energy neutrons can easily destroy the Cooper pairs through the nuclear force interaction.When a Cooper pair is destroyed, the magnetic energy would be released and transformed into thermal energy, then can be radiated as soft X-rays. We have done many previous works and estimated that the theoretical luminosities of magnetars can fit with the observations of magnetars very well. Futhermore,considering our researched result on paramagnetic moment of 3P2 Cooper pairs of neutron superfluid, we plan to recalculate the radiation of magnetic dipole emmited by the 3P2 neutron superfluid vortices,which is one of the heating mechanism of neutron star; We propose a new physical model of pulsar glitches: phase oscillation between the phases both A and B of 3P2 neutron superfluid, improving the model proposed by us in 2006.

最近我们的研究表明在强磁场下,当磁场增强时,电子的Fermi能随着磁场强的1/4次方升高，澄清了国际上某些统计物理教科书中一个严重错误导致的天体物理中某些混乱;在磁星的超强磁场下,由于电子的Fermi能随磁场的增强而升高将导致电子同质子结合转化为能量很高的中子，它们将摧毁各向异性中子超流体的3P2中子Cooper对,使得原有的3P2中子Cooper对的磁矩也消失，相应的有序磁能转化为无序的热能,由此产生磁星的反常x-射线光度。我们做了大量的前期工作，预期理论计算结果将同观测结果相当好的一致。此外，我们拟根据之前关于中子超流体3P2中子Cooper对的顺磁磁矩研究，重新计算3P2中子超流涡旋的磁偶极辐射，作为中子星加热的一种机制； "3P2中子超流体的A相与B相之间相振荡"模型可以揭示脉冲星Glitch的物理本质, 项目将在我们2006年提出的模型基础上进行改进.

中子星的研究是现代天体物理学最重要的研究领域之一。至今在理论上仍然存在一系列重大的疑难问题。比如中子星的強磁场来源、磁星超强磁场下的物理、磁星的高X-射线光度、Glitch现象等。本课题中我们提出一些新的想法对相关的微观物理机制进行研究。. 我们改进了在初生强磁星高温环境中任意简并条件下的中微子和反中微子被重子吸收截面的计算方法, 同时综合考虑了能量动量守恒、磁场效应和重子(中子或质子)的热运动效应, 得到更精确的中微子和反中微子吸收反应截面. 其结果对进一步研究中微子加热率、中微子输运过程中的不透明度、合理解释强磁星的相关观测现象,如反常X射线辐射等有重要作用.. 我们提出电子俘获的退激发能将影响接下来热核反应的点燃条件，进而导致总的产能的提高。结果更有利于解释观测到的磁星持续反常X 射线以及I型X射线暴和超暴。当电子俘获产生的子核从激发态跃迁到基态的过程中，将释放热能。当这种情况发生在吸积中子星壳层时，这些退激发的热能将导致温度升高和改变随后的碳点燃条件。以前的研究表明，理论的碳点燃深度要大于从观察推断的结果。我们采用详细的能级到能级跃迁的方法。计算了在碳点燃之前，rp过程灰烬的电子俘获产生的退激发能，分析了理论的碳点燃柱密度并与观测比较。我们的结果表明在碳点燃之前，电子俘获的平均退激发能量为0.026MeV/u，这显著大于先前的结果。这些能量可以显著提高中子星壳层的温度和降低碳点燃深度。结果可以解释已观测到的碳点燃深度。.在磁星的超強磁场下，我们提出电子气体的Fermi能随磁场的增强而增加。这同国际流行观念(当磁场增强时电子气体的Fermi能量反而降低)完全相反。深入定量地计算不同磁场强度的磁星的反常X-射线光度，并且同最新的有关观测资料进行比较。它可以自然地获得磁星高X-光度产生的物理机制。. 我们从计算3P2中子超流涡旋的磁偶极辐射功率出发，结合现有关于中子星内各种中微子发射机制，具体地估算脉冲星Glitch现象周期突变的很短的持续时标和以及同一脉冲星相继两次Glitch之间的时间间隔。不仅可以解释缓变Glitch现象, 也可以定性或半定量地解释脉冲星Glitch事件中Glitch跃变幅度同脉冲星相继两次Glitch之间的时间间隔的相关性的统计性质。这是至今最为合理的理论。