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科研人员提出中微子火箭模型解释超高速脉冲星起源
2022-07-18 12:38:00| 【 【打印】【关闭】

  1967年第一次发现脉冲星后的仅仅三年,就有天文学家发现脉冲星的平均自行速度很高,随着脉冲星观测不断增多,现发现有不少脉冲星的速度甚至超过1000km/s,并且数量仍在不断增加。这些超高速脉冲星的起源一直困扰着天文学家。目前提出的超新星前身星内部对流不稳定磁偶极偏心辐射中微子-核子散射及中微子振荡等模型仍存在一些困难。  

  日博体育在线星系宇宙学团组博士研究生李正及其合作者,近日提出一种中子星内部中微子火箭模型,该模型结合澳大利亚国立天文台(ATNF)脉冲数据,对自行速度大于1000km/s的脉冲星的起源给出了一种可能的解释。根据Weinberg-Salam的电磁弱相互统一理论,做回旋运动的中子会辐射中微子和反中微子对。但是单个中子的回旋运动辐射功率太低,产生的效应非常微弱。中子星内部超流区,由中子结合形成的中子Cooper对也会做回旋运动辐射中微子对。科研人员计算发现这些中子Cooper对的回旋运动辐射功率很高,同时辐射出的左手中微子和右手中微子具有明显的方向不对称性。由于动量守恒,当中子星沿着自转轴喷射中微子流时,中子星本身也会沿着自转轴正向获得一个反冲速度。由于中子星内部源源不断的喷射中微子流,中子星会持续不断加速(图一),导致自行速度与自转轴同向,这一现象也被目前的CrabVela脉冲星观测证实。 

  这些中子星内的中微子辐射能量是由中子星整体旋转能提供,所以会导致中子星自转变慢。模型预测对于长周期脉冲星自转减慢速率加快,在图上呈关系(),区别于标准的磁偶极自转减慢关系。这一理论预言得到观测验证。此次理论模型的提出有助于理解中子星内部超流区的物理性质,研究成果已发表在《天体物理学杂志》(ApJ, 2022, 931,123), 南京大学彭秋和教授为通讯作者。 

图一 不同的涡旋量子数对应的脉冲星的速度-周期演化图

  图二  长周期脉冲星线性拟合结果 

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