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重子星冷却中带直接 Urca 过程的涡旋爬动加热

高能天体物理现象 2025-11-18 v1 核理论

摘要

旧的、热力学明亮的中子星意味着在晚期时间段内部发生加热。 among 候选机制,涡旋爬动加热(VCH)提供了自旋衰减与摩擦耗能在锁定的内皮超导体中的稳健联系,然而其与大质量星体中快速 DUrca 冷却的相互作用仍不充分探索。我们(i)在冷却代码中实现 VCH 并进行验证;(ii)识别稳态形式 Lh=JΩ˙L_{\text{h}}=J|\dot\Omega_\infty| 适用的物理一致域;(iii)量化 (B,P0)(B,P_0) 在 DUrca 冷却下如何调节可观测 VCH 信号;(iv)引入一种 3D 表示,解决标准 2D 投影中隐藏的退化问题。采用 BSk24 和 APR EoS 进行冷却计算,采用标准配对间隙和铁/碳包覆层。VCH 建模为 J1042.943.8J\simeq10^{42.9\text{--}43.8} erg s,量子爬行覆盖比例 fQ(t)f_{\text{Q}}(t) 诊断稳态加热何时有效。我们调查 B=101013B=10^{10\text{--}13} G 和 P0=10P_0=10--570570 ms 对于 1.41.42.0M2.0\,M_\odot,并与一组精选的普通脉冲星进行比较,其测量了 (P,P˙)(P,\dot P)。结果:(1)我们的实现再现了已发布的 VCH 带。(2)(B,P0)(B,P_0) 有效性边界遵循磁偶极子减速,确认与 Ω˙|\dot\Omega| 一致。(3)DUrca+VCH 在 B101112B\gtrsim10^{11-12} G 至 P0102P_0\sim10^2 ms 保持 Ts105T_{\text{s}}^\infty\gtrsim10^5 K。(4)3D 表示显示,在 (t,Ts)(t,T_{\text{s}}^\infty) 中看起来重合的来源占据不同的 BB 层,消除了退化。VCH 在自旋衰减功率保持较高时可显著重塑晚期热力学状态;其可观测性主要取决于 (B,P0)(B,P_0) 而非质量。我们提供 Lh=JΩ˙L_{\text{h}}=J|\dot\Omega_\infty| 的实用 (B,P0)(B,P_0) 有效性图,并倡议将 BB 作为冷却分析中的平等轴。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.13263,
  title  = {Vortex creep heating in neutron star cooling with direct Urca processes in heavy neutron stars},
  author = {Yoonhak Nam and Kazuyuki Sekizawa},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.13263},
  year   = {2025}
}

备注

20 pages, 14 figures, 1 table