Bulk viscosity, r模式, 与中子星早期演化

我们讨论了非线性体积黏性及其相关再加热对新生快速旋转中子星演化的影响，这些中子星通过Chandrasekhar-Friedman-Schutz (CFS)机制扰动了r模式。这些恒星的体积黏性来源于不同粒子种类相对丰度随流体单元密度扰动的调整。当化学势差$\delta\mu$（衡量流体单元中的化学不平衡）大于温度$T$时，体积黏性变为非线性。在此尺度上，体积黏性随$\delta\mu$的增长速度远快于常规线性近似的预测。这为振荡模式在小到中等幅值处的饱和提供了潜在机制。此外，体积黏性会耗能，可导致中子星放热、再加热，或两者兼具。这项工作是首次在r模式不稳定性演化中显式考虑这些效应。对于黏性或无超素质体积黏性的恒星，这些效应不足以防止r模式增长到幅值$\alpha\sim 1$或更高，因此其他饱和机制可能更早发挥作用。再加热效应使自转衰减在更高温度下发生，从而可能避免固体表壳或核心超流体相关的复杂问题。另一方面，对于拥有显著超素质体积黏性且磁场适中的恒星，其模式幅值在较低值处饱和，可在数百年内作为引力波辐射器，通过引力波和磁场制动失去角动量。