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(gè)有別于中子星的分支。通過(guò)對(duì)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(hào)，本文就著重討論奇異星r-模演化的相關(guān)問(wèn)題。
　　由于奇異星相對(duì)于中子星有著完全不同的物態(tài)，而星體的物態(tài)對(duì)致密天體內(nèi)部的熱力學(xué)，動(dòng)力學(xué)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(duì)奇異星的狀態(tài)方程及其對(duì)應(yīng)的星體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，以此作為討論的背景。
　　在任一個(gè)旋轉(zhuǎn)的星體中都存在r模不穩(wěn)定性。采用小角度展開(kāi)的方法推導(dǎo)出r模滿足的一階以及二階的擾動(dòng)方程。實(shí)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(shí)星體的粘滯會(huì)對(duì)r模產(chǎn)生阻尼作用。這一過(guò)程中星體主要通過(guò)引力波和磁偶極輻射損失角動(dòng)量。由此可以得到r模和轉(zhuǎn)動(dòng)演化方程。同時(shí)，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(dòng)，以及熱演化。我們將一階以及二階的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較并分析兩者之間的差異。
　　此外，二階r模必然會(huì)引入較差旋轉(zhuǎn)這種非線性機(jī)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(yīng)，初始的極向磁場(chǎng)隨流體元的漂移不斷被扭曲在星體內(nèi)形成環(huán)形磁場(chǎng)。從能量角度講，實(shí)則是r模能量轉(zhuǎn)化為環(huán)形磁場(chǎng)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(duì)r模的阻尼機(jī)制。其阻尼率由環(huán)形磁場(chǎng)能量變化及r模能量決定。在給定星

4、體初始磁場(chǎng)構(gòu)形情況下，利用二階的拉格朗日位移可推導(dǎo)出環(huán)形磁場(chǎng)以及其磁能的變化，進(jìn)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(jì)算結(jié)果表明，無(wú)論對(duì)于正常奇異星或者色味鎖定相奇異星，環(huán)形磁場(chǎng)的形成都會(huì)縮短r模不穩(wěn)定性的持續(xù)時(shí)間。特別對(duì)色味鎖定相奇異星，由于粘滯受到抑制，磁阻尼對(duì)r模的抑制作用就尤為顯著（r模存在時(shí)間由＞108年降為＜10-2年）。相比未考慮環(huán)形磁場(chǎng)的二階r模，環(huán)形磁場(chǎng)的引入都不會(huì)影響兩種相奇異星r模的飽和幅度

5、。對(duì)正常奇異星，r模飽和幅度需要通過(guò)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(chǎng)對(duì)r模的阻尼作用直接減弱了r模引力波輻射對(duì)星體的制動(dòng)效果，對(duì)色味鎖定相奇異星磁阻尼矩甚至可以儲(chǔ)存足夠的r模角動(dòng)量，之后轉(zhuǎn)移給星體導(dǎo)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(shí)，而此時(shí)中微子輻射很強(qiáng)(NSS)或表面光子輻射很強(qiáng)(CSS)，導(dǎo)致r模的加熱效果不明顯。奇異星r模的這些