强磁性中子星表面的氢相态

某些中子星的最外层可能由氢气主导，因为较重元素会通过快速的引力沉降而消失。这些层直接介导来自恒星的热辐射，并决定 X 射线/EUV 光谱的特征。对于表面温度 $T\sim 10^6$ K、磁场 $B\sim 10^{12}$ G 的中子星， envelope 中可能存在各种形式的氢，包括原子、分子聚合物以及凝聚金属。我们研究了在 $B$ 与 $T$ 范围很广的条件下，强磁性中子星表面不同氢相态的物理特性。根据 $B$ 与 $T$ 的值，外层可以处于非极化气相或极化金属相。对于 $T\sim 10^5$ K 且磁场适中强、$B\lo 10^{13}$ G 的情况，envelope 为非极化状态，表面物质随密度增加逐渐转化为极化库仑等离子体。对于更强的磁场，$B\gg 10^{13}$ G 时，存在从非极化气相向凝聚金属相的一级相变。饱和蒸汽柱密度随磁场增强和/或温度降低而快速减小。因此，热辐射可直接从极化金属氢表面释放。讨论了不同相态下表面 X 射线/EUV 发射的特征。还另行研究了磁场诱导的氢核聚变可能性。