新生磁星早期演化研究

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中子星一种具有极高密度和强磁场的天体,为人们研究高密及强磁场条件下物质的性质提供了一个绝佳的目标。新生毫秒转动具有极强磁场的这类特殊中子星,即毫秒磁星,一直以来被认为与伽玛暴、超新星、快速射电暴等天文现象密切相关,是人们研究的热点。同时由于毫秒磁星快速自转和极强磁场的属性,它们可能在百赫兹至千赫兹频段产生较强的引力波辐射,是地面引力波探测器重点搜寻的目标之一。作为一种可能的起源,新生毫秒磁星可诞生于大质量恒星的核坍缩和超新星爆炸。新生磁星诞生后可通过磁偶极和磁形变导致的引力波辐射损失自转能。其中,磁偶极辐射能可注入到超新星遗迹中,并且由于新生磁星的强磁偶极辐射,理论上与这些磁星成协的超新星遗迹的能量应比普通中子星的超新星遗迹的能量大。然而,目前观测显示这两种超新星遗迹能量并没有显著差别,即观测到磁星的超新星遗迹能量为Esn≤1051erg。本文在详细讨论新生磁星早期的磁倾角、自转和热演化基础上,计算了新生磁星注入到超新星遗迹中的磁偶极辐射能Einj。我们考虑了新生磁星不同演化阶段粘滞和引力波辐射对磁倾角演化的影响,并认为星体主要由于磁偶极和引力波辐射自转减慢,同时通过修改Urea冷却。在超新星遗迹能量全部来源于新生磁星的磁偶极注入(即Esn=Einj)的假设下,利用Esn≤1051erg这一观测限制,我们可对新生磁星的初始自转周期Pi和内部环向磁场强度Bt这些重要物理参数进行限定。结果显示,随着Pi增大,Einj逐渐减小;当环向磁场足够强,其引力波辐射变得时,总体上Einj随Bt增大而减小。若新生磁星磁偶极磁场Bd=1015G,当Pi≥5.4ms时,环向磁场为1015≤Bt≤ 1017G范围内任何值都能满足注入能量Einj ≤1051erg。若Bd=1015G,Pi=4ms,则Bt=1017G时才满足观测限制。当Einj一定时,随着Bt增大,Pi逐渐减小。此外,若Bd=1014G,环向场范围为1014≤Bt≤1016G,为满足观测限制磁星初始自转下限Pi≥5.4ms。我们还发现,Einj几乎不依赖于自由进动圈数n和中子超流临界温度Tc的取值。本文第一章是中子星和磁星的概述,第二章介绍新生磁星的演化,第三章是我们的研究工作,即利用与磁星成协的超新星遗迹能量观测限定新生磁星的性质,第四章是总结和展望。
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