中子星的轴子冷却

Armen Sedrakian

doi:10.1103/PhysRevD.93.065044

中子星的轴子冷却

高能天体物理现象 2016-03-30 v3

作者: Armen Sedrakian

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摘要

中子星的冷却模拟及其与热发射X射线源数据的比较，对轴子的性质施加了限制，并延伸至任何轻赝标量暗物质粒子（其存在被假定为解决QCD的强CP问题）。我们将由 $S$ 波和 $P$ 波核子凝聚态的对破裂与形成过程产生的轴子发射纳入冷却模拟的基准代码中，并提供了这些过程速率的拟合公式。对质量范围1至1.8太阳质量、具有非吸积铁包层和吸积轻元素包层以及一系列核子-轴子耦合的24个模型模拟了中子星的轴子冷却。这些模型基于一种状态方程，该方程预测了保守的超密核物质物理，不允许由向非核子物质形式或高质子浓度的相变引发的快速冷却过程的开始。在温度-年龄平面上将冷却轨迹与仙后座A(Cas A)超新星遗迹中中心致密天体的（时间平均）测量表面温度以及三颗附近中年热发射脉冲星的表面温度进行了对比。我们发现轴子耦合限制为 $f_a/10^{7}\textrm{GeV} \ge (5$ -- $10)$ ，这转化为轴子质量的上限 $m_a \le (0.06$ -- $0.12)~\textrm{eV}$ （对于中子 $\vert C_n \vert \sim 0.04$ 和质子 $\vert C_p \vert \sim 0.4$ 的Peccei-Quinn电荷，这是轴子强子模型的典型值）。

关键词

中子星轴子冷却冷却模拟轴子发射核子-轴子耦合 Peccei-Quinn电荷超新星遗迹状态方程

引用

@article{arxiv.1512.07828,
  title  = {Axion cooling of neutron stars},
  author = {Armen Sedrakian},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1512.07828},
  year   = {2016}
}

备注

v3: minor changes, 10 pages, 6 figures, final version to appear in Phys. Rev. D, v2: minor typos corrected, v1: 9 RevTex pages, 4 figures

中子星的轴子冷却

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