中子星壳层的成分冻结

我们研究了无回落吸积的中子星的壳层性质。我们计算了三种不同情况下中子星壳层的化学演化（无壳层热影响的修正Urca过程、厚壳层以及薄壳层的直接Urca过程），以确定核反应冻结时包层和大气层的详细成分。利用一个直至锝的核反应网络，我们计算了中子星不同深度处的核素分布。当冷却时标短于反应速率的倒数时，核反应淬灭。在计算出的同位素中，痕量轻元素可能有足够的时间在壳层结晶前浮到表面，并形成中子星的大气层或包层。中子星包层的成分决定了来自表面的总光子通量，而大气层的成分决定了出射谱。我们使用三种冷却模型的计算表明，在没有回落吸积的情况下，中子星大气层依赖于所假设的中子星冷却过程。每种冷却方法都有不同的元素构成大气层：对于修正Urca过程，大气层为$^{28}$Si；厚壳层的大气层为$^{50}$Cr；薄壳层的大气层为$^{40}$Ca。在所有三种情况下，大气层均由比铁轻的元素组成。