超新星与中子星.ppt

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1、中子星及其内部超导、超流(涡旋)状态效应彭秋和(南京大学天文系)1054超新星遗迹---蟹状星云(Crab)及其脉冲星(PSR0531)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年毫秒脉冲星(基本上都是双星系统内)的发现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

2、,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/10pulse射电脉冲星正常射电脉冲星周期:十几毫秒到几秒。集中在：0.1s-1sCrab脉冲星(PSRB0531):P=0.0334sVela脉冲星(PSRB0833):P=0.0893s自转逐渐(稳定地)变慢(Spindown)原因:(主要原因)旋转的脉冲星辐射消耗转动能;或周围吸积的旋转物质同磁层相互作用,使脉冲星旋转角动量减少。周期增长率典型值：dP/dt~10-15ss-1毫秒脉冲星(Millise

3、cond)(在密近双星系统中或位于球状星团内物质密集区内)P~几毫秒它们不是年轻脉冲星,而是一种再生(或再加速,Recycle)脉冲星:通过吸积它周围旋转物质而使脉冲星本身转动加快—螺旋桨机制周期变率典型值：dP/dt~10-20ss-1脉冲星—中子星的推断×星体脉动的白矮星(?)P>1s;Crab脉冲星:P=0.0334s高速旋转中子星?GMm/R2>mV2rot/R,Vrot=2R/P,(引力)>(离心力)M=(4/3)R3>(3)/(GP2),Pcrab~(1/30)s>1.31011g/cm3(白矮星~106g/cm3)结论:脉冲星—高速旋转的中子星中子星

4、(脉冲星)性质概要质量~(0.2-2.5)Msun半径~(10-20)km自转周期P~1.5ms–8s(己发现的范围)中子星大气层厚度~10cm表面磁场:1010-1013Gauss(绝大多数脉冲星)磁星(?)1014-1015Gauss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脉冲星的磁层光速园柱面开放磁力线辐射束r=c/B封闭磁层中子星M=1.4MSunR=10kmB=108to1

5、013Gauss年轻脉冲星的Glitch现象脉冲周期平稳地增长背景上偶然地脉冲周期会突然变短(周期变化幅度为10-6-10-10),随后较之前更迅速地变慢，持续直到恢复过去的周期增长率。这种现象称为Glitch现象。VelaPRS和CrabPSR,3-4年出现一次。后来陆续发现更多的脉冲星出现微Glitch现象(周期变短幅度低于10-12)glitchPtGlitch:脉冲周期突然变短现象磁偶极模型(标准模型)辐射功率自转能减慢磁场特征年龄,制动指数n(brakingindex)定义：变形式：磁偶极模型制动指数:n=3目前的观测结果:只有5颗年轻的脉冲星的n的测定必较可靠脉冲星研究中的

6、重大疑难问题自转减慢(Spindown)机制?脉冲星射电(X-ray,-ray)辐射机制?辐射产生区域?年轻脉冲星Glitch现象产生机制?制动指数n<3(同磁偶极辐射(标准)模型不符)?磁星?脉冲星非常高(空间)运动速度产生机制?是否存在奇异(夸克)星?脉冲星自转减慢（现有理论）磁偶极模型(标准模型,1968)超流涡旋的中微子辐射(Pengetal.,1982)盘吸积模型脉冲星表面电流效应诞生初期的引力波辐射磁层表面欧姆加热Malov统计(2001,AstronomyReports,Vol.45,389)Log(dP/dt)-15=(1.750.56)logP–(0.010.1

7、5)(对P>1.25s脉冲星(87个))对P>1s.25脉冲星自转减慢只能由中国小组的NSV(中子超流涡旋)模型描述;对0s.1