老年中子星的内部加热：不同机制的对比

背景：中子星的标准冷却模型预测，对于年龄$t>10^{7}$年的中子星，其温度$T<10^{4}$ K。然而，从自旋年龄$t_s \sim 7\times10^9$年的毫秒脉冲星J0437-4715探测到的可能热辐射表明其温度$T\sim 10^5$ K。因此，需要在冷却模型中添加加热机制，以使理论与观测一致。目的：几种内部加热机制可能在中子星中起作用，例如磁场衰减、暗物质吸积、地壳开裂、超流涡旋蠕动和非平衡反应（“旋转化学加热”）。我们研究这些机制，以确定哪一种是老年脉冲星热辐射的主要来源。方法：我们通过简单估计表明，磁场衰减、暗物质吸积和地壳开裂机制不太可能对老年中子星产生显著影响。使用Fernández和Reisenegger的代码计算了其他机制的热演化。考虑到加热机制对自旋下降参数的依赖性，我们研究了两种类型脉冲星的热演化：年轻的、慢速旋转的“经典”脉冲星和年老的、快速旋转的毫秒脉冲星。结果：我们发现磁场衰减、暗物质吸积和地壳开裂不会对老年脉冲星产生可探测的加热。旋转化学加热和涡旋蠕动对于经典脉冲星和毫秒脉冲星都可能很重要。对经典脉冲星表面温度更严格的上限可以排除涡旋蠕动作为热辐射的主要来源。经典脉冲星中的旋转化学加热由其早期自旋下降过程中积累的化学不平衡驱动，因此对其初始自转周期非常敏感。