超流体摩擦与中子星晚期热力学演化

最近对两颗较老的孤立中子星 PSR 1929+10 和 PSR 0950+08（分别年龄为 $3\times 10^6$ 和 $2\times 10^7$ 年）的温度测量表明，这些天体正在受热。一种有前景的热源是中子星外壳与其包含的超流体之间的摩擦。我们研究了超流体摩擦对中子星长期热力学和旋转演化的影响。在 PSR 1929+10 和 PSR 0950+08 的平均内外壳摩擦速度分别为 $\bar\omega\sim 0.6$ rad s$^{-1}$ 和 $\sim 0.02$ rad s$^{-1}$ 时，可解释其观测到的温度。这种摩擦速度可以通过内壳晶格上超流体涡旋的锁定来维持，锁定强度为 $\sim$ 1 MeV/核。锁定的涡旋可以通过热力学涡动或量子隧穿向外移动。对于热力学激活式的 creep，超流体与外壳之间的耦合对温度极其敏感。如果锁定维持较大的摩擦速度（$\sim 10$ rad s$^{-1}），则在年龄约为$\sim 10^5$年的恒星中可能发生反馈不稳定，导致温度和减速率在$\sim 0.3 t_{\rm age}$的周期内振荡。然而对于年龄超过$\sim 10^6$ 年的恒星，涡旋 creep 通过量子隧穿发生，隧穿速度对温度极其不敏感，因而不存在热-旋转不稳定。这些较旧的恒星可以通过持续的超流体摩擦得到加热。