利用钱德拉 HRC-S 观测验证仙后座 A 中子星冷却速率

仙后座 A (Cas A) 超新星遗迹中的年轻中子星 (NS) 是对中子星冷却理论的一个引人入胜的检验。钱德拉 X 射线天文台的观测表明，如果假设该中子星具有均匀的碳大气层，那么利用 20 年的数据，其表面温度正以每十年约 2% 的速度快速下降。这种快速下降可能是由中子星核心中的中子从正常态向超流态转变引起的。然而，大多数对 Cas A 中子星的观测是由钱德拉 ACIS 探测器进行的，该探测器存在复杂的系统效应。在此，我们利用超过 25 年的钱德拉 HRC 数据来检验 Cas A 中子星的冷却情况。钱德拉 HRC 探测器具有独立的系统误差，可作为交叉检验。在假定氢柱密度 ($N_{\rm H}$) 固定的情况下，我们推断出 Cas A 中子星的冷却速率为每十年 0.57$^{+0.26}_{-0.27}$%。若允许 $N_{\rm H}$ 随时间变化（根据 ACIS 数据估算），则冷却速率为每十年 1.11$^{+0.25}_{-0.28}$%。这些冷却速率小于使用 ACIS 数据测量的结果，意味着系统不确定性尚未从任一或两个数据集中消除。然而，我们已使用独立仪器在 $>3\sigma$ 水平上（10 年内为 4.7%$\pm$1.5%）验证了 Cas A 中子星吸收通量的下降。此外，从 HRC 数据集推断出的较弱的 Cas A 中子星冷却速率，消除了与理论预测冷却之间的矛盾，并且可以用中子三重态超流中库珀对破裂与形成过程伴随的中微子发射效率降低来解释。