含退禁閉夸克物質(zhì)的致密星熱輻射演化.pdf

1、致密星由致密核物質(zhì)構(gòu)成，其內(nèi)部存在由中子、質(zhì)子到奇異性物質(zhì)（比如，超子物質(zhì)或奇異夸克物質(zhì)）的各種可能性，由于高密低溫的環(huán)境核物質(zhì)還可能出現(xiàn)超導(dǎo)、超流等性質(zhì)。關(guān)于致密星內(nèi)部物質(zhì)成分和物態(tài)至今仍是探索中的天體物理問題。致密星表面高能輻射為我們認識致密星相關(guān)物理性質(zhì)和演化提供了有價值的信息。借助Chandra和XMM-Newton探測器的觀測數(shù)據(jù)，我們能更有效地限制和檢驗物理理論對致密星內(nèi)部的窺視和預(yù)測，從而深刻地理解致密星結(jié)構(gòu)和演化。

2、 致密物質(zhì)狀態(tài)方程和致密星結(jié)構(gòu)是研究其熱輻射演化過程的基礎(chǔ)，我們首先介紹了幾種致密物質(zhì)的狀態(tài)方程并且構(gòu)建了不同的致密星模型。在此基礎(chǔ)上，我們采用旋轉(zhuǎn)微擾理論在較寬的致密物質(zhì)狀態(tài)方程參數(shù)范圍內(nèi)，研究了致密星的旋轉(zhuǎn)演化行為。研究顯示，隨著星體的旋轉(zhuǎn)減慢，致密星內(nèi)部有可能出現(xiàn)奇異夸克物質(zhì)，其存在形式可能是混合相或純夸克核。 隨著星體的壓縮，除致密星結(jié)構(gòu)發(fā)生改變外，還可能發(fā)生各種相變過程。相變性質(zhì)反過來又會影響致密星的結(jié)構(gòu)與演化。我們

3、介紹了一級相變的相關(guān)理論，以強子-夸克退禁閉相變?yōu)槔?，討論了Maxwell構(gòu)造和Gibbs構(gòu)造方法對致密物質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)和致密星結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響。 致密星熱輻射演化是能量損失和加熱行為相互競爭的結(jié)果。我們在這里介紹幾種典型的加熱機制：由旋轉(zhuǎn)減慢引發(fā)弱作用反應(yīng)偏離平衡的化學(xué)加熱、相變過程中的能量釋放和磁場耗散。我們著霓研究了基于Gibbs構(gòu)造的一級相變過程的能量釋放，在如此相變期間不僅有潛熱釋放，而且混合相的非線性性質(zhì)會導(dǎo)致相變過

4、程中一部分化學(xué)結(jié)合能的釋放。我們分析這是因為非等壓相變的非線性性質(zhì)導(dǎo)致相變過程中出現(xiàn)耗散行為，相變期間系統(tǒng)偏離化學(xué)平衡，從而使得結(jié)合能釋放出來。在此基礎(chǔ)上我們重點討論了致密星內(nèi)部強子－夸克退禁閉相變過程，估計了其結(jié)合能釋放的大小。結(jié)果顯示，非平衡耗散過程的結(jié)合能釋放比潛熱要大得多，混合星轉(zhuǎn)動減慢過程中，退禁閉耗散將是最重要的加熱機制。 在介紹和分析了幾種加熱機制的基礎(chǔ)上，我們給出了不同致密星模型下的熱輻射光度的演化曲線，比較了幾

5、種典型的加熱機制在致密星不同演化階段的作用。結(jié)果顯示，退禁閉加熱機制可以延緩帶殼奇異星的熱輻射過程，并且使得其演化曲線與現(xiàn)有的中等年齡星體的觀測數(shù)據(jù)相符；CFL相奇異星的PBF過程主要影響星體早期的熱演化過程，并且結(jié)合亮度限制和熱輻射演化過程，我們可以限制CFL相的能隙大??；磁場演化的效果，修正了帶殼奇異星的晚期熱演化行為，使其更加符合現(xiàn)有的中等年齡脈沖星熱輻射的觀測數(shù)據(jù)；對于老年高熱輻射脈沖星來說，在混合星模型下退禁閉加熱機制比化學(xué)加