奇異星R模演化的研究.pdf

1、如果奇異夸克物質(zhì)為宇宙中最穩(wěn)定的基態(tài)這一假設(shè)成立，那么完全由夸克物質(zhì)組成的致密天體——奇異夸克星，將成為致密星旗下的另一個有別于中子星的分支。通過對r-模不穩(wěn)定性的研究，人們可以從中找到區(qū)分奇異星與中子星的信號，本文就著重討論奇異星r-模演化的相關(guān)問題。
　　由于奇異星相對于中子星有著完全不同的物態(tài)，而星體的物態(tài)對致密天體內(nèi)部的熱力學，動力學性質(zhì)有著重要影響，如中微子輻射率，熱熔，粘滯等。這些都與奇異星r模的演化有著密切的關(guān)系。因

2、此首先有必要對奇異星的狀態(tài)方程及其對應的星體結(jié)構(gòu)進行研究，以此作為討論的背景。
　　在任一個旋轉(zhuǎn)的星體中都存在r模不穩(wěn)定性。采用小角度展開的方法推導出r模滿足的一階以及二階的擾動方程。實際上，r模不穩(wěn)定性與引力波輻射是正反饋的關(guān)系，同時星體的粘滯會對r模產(chǎn)生阻尼作用。這一過程中星體主要通過引力波和磁偶極輻射損失角動量。由此可以得到r模和轉(zhuǎn)動演化方程。同時，星體的粘滯耗散是溫度依賴的，將r模演化方程與熱演化方程耦合可以得到奇異星的r

3、模，轉(zhuǎn)動，以及熱演化。我們將一階以及二階的計算結(jié)果進行比較并分析兩者之間的差異。
　　此外，二階r模必然會引入較差旋轉(zhuǎn)這種非線性機制。較差旋轉(zhuǎn)能使星體內(nèi)的流體元沿方位角向產(chǎn)生大尺度的漂移。由于等離子體的磁凍結(jié)效應，初始的極向磁場隨流體元的漂移不斷被扭曲在星體內(nèi)形成環(huán)形磁場。從能量角度講，實則是r模能量轉(zhuǎn)化為環(huán)形磁場的磁能。這種轉(zhuǎn)化可以理解為除星體的粘滯外，一種額外對r模的阻尼機制。其阻尼率由環(huán)形磁場能量變化及r模能量決定。在給定星

4、體初始磁場構(gòu)形情況下，利用二階的拉格朗日位移可推導出環(huán)形磁場以及其磁能的變化，進而得到磁阻尼率。在此基礎(chǔ)上我們重新考慮奇異星二階r模的演化。計算結(jié)果表明，無論對于正常奇異星或者色味鎖定相奇異星，環(huán)形磁場的形成都會縮短r模不穩(wěn)定性的持續(xù)時間。特別對色味鎖定相奇異星，由于粘滯受到抑制，磁阻尼對r模的抑制作用就尤為顯著（r模存在時間由＞108年降為＜10-2年）。相比未考慮環(huán)形磁場的二階r模，環(huán)形磁場的引入都不會影響兩種相奇異星r模的飽和幅度

5、。對正常奇異星，r模飽和幅度需要通過上述方程組解出;色味鎖定奇異星，其r模飽和幅度αsat與較差旋轉(zhuǎn)參量K的關(guān)系為:αsat∝(K+2)-1/2。環(huán)形磁場對r模的阻尼作用直接減弱了r模引力波輻射對星體的制動效果，對色味鎖定相奇異星磁阻尼矩甚至可以儲存足夠的r模角動量，之后轉(zhuǎn)移給星體導致星體自轉(zhuǎn)加速。另外，我們發(fā)現(xiàn)r模僅存在于二很早期時，而此時中微子輻射很強(NSS)或表面光子輻射很強(CSS)，導致r模的加熱效果不明顯。奇異星r模的這些