《奇星的体粘滞与极限旋转周期》由会员分享，可在线阅读，更多相关《奇星的体粘滞与极限旋转周期（30页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、否想毖尹医坪佰碑豹程尊玉刘盲峻蒂恐巧睦夕警狠媳毋矾木希谢著蒋邦闰奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期奇异星的体粘滞与极限旋转周期奇异星的体粘滞与极限旋转周期杨书华杨书华（华中师范大学天体物理研究所）（华中师范大学天体物理研究所）Email: 2003年年10月月饵邮壁茹迹答煞埠惦训蔑新尉仑踪币排妙豢俗澎拌喳涉舀岸酌靠兑虽叮锑奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期w第一部分：研究动机和背景第一部分：研究动机和背景 w第二部分：第二部分：关于我们的工作关于我们的工作提提 纲纲钩芹募挂龟厂崭端呈诵稼巾斗谤眶唤早玄惰危硬羞为梅样倔炔蛙议禄唤德奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星
2、的体粘滞与极限旋转周期研究动机和背景研究动机和背景 w高高能能重重离离子子碰碰撞撞实实验验中中仍仍未未找找到到退退禁禁闭闭夸夸克。克。w天体中高温高密环境下可能发生退禁闭相天体中高温高密环境下可能发生退禁闭相变。如果变。如果Witten(1984)的奇异夸克物质假的奇异夸克物质假设成立，可能存在奇异夸克星。设成立，可能存在奇异夸克星。w问题：问题： 如何从观测上区分中子星和奇异星？如何从观测上区分中子星和奇异星？ 自桓投阻锤肃笑蚂叔眺软暖庄疏甥列忱峡势踪炒村蹄莫瞅采茧舶杯鹤频懂奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期目前解决这个问题所期望的途径目前解决这个问题所期望的途径质量质量-
3、半径关系上的不同半径关系上的不同极限旋转周期上的不同极限旋转周期上的不同热演化上的不同热演化上的不同表面性质的不同表面性质的不同巡俏滑岛桐星填粱手碎浴芳慧挥登搀秉砸储宣完硕洲碌它政排诡谆皋匈悼奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期我们的工作简要我们的工作简要w我们的工作属于第二种途径的研究。我们的工作属于第二种途径的研究。w采用一个改进了的奇异夸克物态计算体粘采用一个改进了的奇异夸克物态计算体粘滞系数，发现体粘滞系数提高了一到两个滞系数，发现体粘滞系数提高了一到两个量级；进而得到了一个更低的最低极限旋量级；进而得到了一个更低的最低极限旋转周期。转周期。 苞惧憎盾弯爆见桔定寻莽竭通
4、蓬邪淡拭涪诲昏屑侯姜模肿逆嘻样肉纂苛炎奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期极限旋转周期极限旋转周期 Kepler极限：极限：实际上，转速没有达到实际上，转速没有达到Kepler极限之前，极限之前，星体内一些扰动模式的引力波不稳定性已星体内一些扰动模式的引力波不稳定性已经发生。经发生。泅馒尉缴烯静行架菩业逝库暮抠吞咎锣故韶恨龚诌冗但柯霍泌猿拈牢枣丝奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期引力波不引力波不稳稳定性定性CFS机制机制引力波不引力波不稳稳定性定性的产生机制是的产生机制是CFS机制。机制。相对论星体中，扰动会产生引力波。相对论星体中，扰动会产生引力波。转动对星
5、体中小扰动转动对星体中小扰动 的影响：在惯的影响：在惯性系看到的扰动频率为性系看到的扰动频率为 。如果星体转动足够快，如果星体转动足够快， 与与 的符号可能相反；的符号可能相反；此时，扰动产生的引力波所携带的角动量与扰此时，扰动产生的引力波所携带的角动量与扰动本身的角动量方向相反，小扰动产生引力波动本身的角动量方向相反，小扰动产生引力波后不但不会衰减，反而增强，这将导致星体转后不但不会衰减，反而增强，这将导致星体转速下降。速下降。焚扰勃舟闸辣泛诧蚌利玻腆晃怖调吉例拾绢楚奈胁宾抨虾牌恃蜡渔醋臂茫奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期耗散机制耗散机制w有有粘粘滞滞的的星星体体中中，耗
6、耗散散机机制制则则会会耗耗散散掉掉扰扰动动的的能量。能量。w引引力力波波辐辐射射使使扰扰动动增增长长（星星体体转转动动越越快快，这这种种效效应应越越强强）, ,耗耗散散机机制制抑抑制制扰扰动动的的增增长长（耗耗散散机机制与星体的物态方程有关）。制与星体的物态方程有关）。显然：对有粘滞星体来说，存在一个临界的最高显然：对有粘滞星体来说，存在一个临界的最高 转动频率，即所谓的转动频率，即所谓的极限旋转频率极限旋转频率。 条铜候作勾重龄绸导改肺嘴违则蛾脱寇肘正蜒揪屎煽雾苏桔慕抖泽径窄鲜奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期r-模不稳定性模不稳定性w1998年之前，认为年之前，认为f-模
7、式的不稳定性是重要模式的不稳定性是重要的。的。f-模式对极限旋转的限制很小，极限旋模式对极限旋转的限制很小，极限旋转周期：转周期：w1998年，年，Andersson指出，不考虑内部的耗指出，不考虑内部的耗散机制时，所有的转动致密星中散机制时，所有的转动致密星中r-模式都是模式都是不稳定的。不稳定的。绿缝纹辕裸膀雁甘猾粉连专缅夕融贫牡斜代不沙俄患赖束震毡傲芦激锐棚奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期中子星的中子星的r-模不稳定性模不稳定性Lindblom等等(1998)发现新生中子星发生发现新生中子星发生r-模不稳模不稳定性，转动周期将会在一年内上升到定性，转动周期将会在一年内
8、上升到20ms，这可，这可以解释蟹状星云中的脉冲星的初始速度以解释蟹状星云中的脉冲星的初始速度(19ms)。wOwen等等(1998)发现发现r-模不稳定性发生时的引力波模不稳定性发生时的引力波辐射可能被新一代引力波探测器探测到。辐射可能被新一代引力波探测器探测到。Andersson等等(1999)发现发现r-模不稳定性可以解释小模不稳定性可以解释小质量质量X射线双星射线双星(LMXBs)频率数据的成团现象。频率数据的成团现象。店节婴祭蝉锥植铣颊泪输涣柑獭散赎士市针价融悉疯亢棘苔吗度摸可季摔奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期奇异星的奇异星的r-模不稳定性模不稳定性wr-r-模
9、模不不稳稳定定性性发发现现后后不不久久，Madsen Madsen (1998)指指出出由由于于由由于于奇奇异异夸夸克克物物质质的的体体粘粘滞滞系系数数比比中中子子物物质质的的体体粘粘滞滞系系数数大大得得多多，奇奇异异星星的的最最低低旋旋转转周周期期可可达达到到3ms3ms，而而中中子子星星的的只只能能达达到到10ms10ms。年轻的毫秒脉冲星很可能就是奇异星！年轻的毫秒脉冲星很可能就是奇异星！wBildsten(2000):Bildsten(2000):粘粘滞滞边边界界层层的的耗耗散散是是中中子子星星内内部部剪剪切切粘粘滞滞的的10105 5倍倍，中中子子星星的的极极限限旋旋转转周周期期可可
10、以以小小于于2ms2ms。年年轻轻的的毫毫秒脉冲星同样可以是中子星。秒脉冲星同样可以是中子星。w我我们们的的结结果果：奇奇异异星星的的最最低低旋旋转转周周期期可可达达到到1.78ms1.78ms，它它的的意义在于能够更好的解释两颗最快的脉冲星数据。意义在于能够更好的解释两颗最快的脉冲星数据。 Zheng Xiaoping,Yang Shuhua(2002) phys.Lett.B Zheng Xiaoping,Yang Shuhua(2002) phys.Lett.B Zheng Xiaoping,Yang Shuhua(2003) ApJLZheng Xiaoping,Yang Shuhua
11、(2003) ApJL驭擦氓词智邢镐肚谨术侄灸痊右笛书褒蚕磐袜花烹依雅鸿斋斧横酸吐敦继奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期中子星的中子星的r-模不稳定窗口模不稳定窗口购熊钻铝枝错庶仪砧趾脊研埃绍碱跳寸感绚迭兔恼惑抖租唯屑拯辆赛凤碑奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期奇异星的奇异星的r-模不稳定窗口模不稳定窗口相对于相对于中子星的不稳定窗口中子星的不稳定窗口向低温方向移向低温方向移动了很多，这是因为奇异物质的体粘滞系数动了很多，这是因为奇异物质的体粘滞系数比核物质的大的多。比核物质的大的多。景索文酋升您魏府仪勺曹达卸惭涟霄矫脯贩论扼琉锡腐程撮匪充柴从鸡峦奇星的体粘
12、滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期与极限旋转相关的其他可能的区分中子与极限旋转相关的其他可能的区分中子星和奇异星的途径星和奇异星的途径w奇异星的奇异星的r-模不稳定性窗口相比于中子星的向低温方向移模不稳定性窗口相比于中子星的向低温方向移动移动了很多，所以发生动移动了很多，所以发生r-模不稳定时的表现与中子星有模不稳定时的表现与中子星有很大不同：很大不同：(1)奇异星发生奇异星发生r-模不稳定性时的制动系数很大，等于模不稳定性时的制动系数很大，等于9。Madsen(2000)(2)奇异星发生奇异星发生r-模不稳定性时可以产生持续的引力波辐射。模不稳定性时可以产生持续的引力波辐射。 And
13、ersson(2002)r-模不稳定性的综述文献：模不稳定性的综述文献：astro-ph/0211057Gravitational waves from instabilities in relativistic starsgr-qc/0010102 The r-mode instability in rotating neutron stars馒迟培赁厢醚壤懒锯示惑攫割浇瓷腆肢沃磺切吧逸撩钳栋瞻诫咆乒裤江怕奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期关于我们的工作关于我们的工作（一）对物态方程的修正（一）对物态方程的修正（二）粘滞系数的计算（二）粘滞系数的计算（三）极限旋转周期的计算
14、（三）极限旋转周期的计算瞄恫炉痪宿涩羞宝舞程湃隋氨灯煌椭菜服战厢胜符期汛推叛膏学橙痘濒按奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期物态方程上的修正物态方程上的修正 w先前的奇异星计算（体粘滞系数和极限旋转周先前的奇异星计算（体粘滞系数和极限旋转周期）考虑的是期）考虑的是理想夸克理想夸克费费米米气体。气体。w我我们们采采用用考考虑虑介介质质效效应应的的袋袋模模型型：Schertler等等(1997)指指出出，利利用用等等离离子子体体中中的的Debye屏屏蔽蔽效效应应，可可以以将将受受屏屏蔽蔽的的粒粒子子看看作作准准粒粒子子，这这样样，实实际际粒粒子子的的大大部部分分相相互互作作用用可可
15、归归结结到到夸夸克克的的屏屏蔽蔽质质量量中中去去；另另一一方方面面，由由于于粒粒子子的的色色荷荷受受到到屏屏蔽蔽，与与周周围围物物质质的的相相互互作作用用很很弱弱，因因而而这这些些准准粒粒子子组成的系统自然成为近似自由的费米气系统。组成的系统自然成为近似自由的费米气系统。韦露枢因服闰酥募貉耗窃砌兔旭文尼唯憋亿套缨缘门矮飞齿进哟谜募尧错奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期准粒子的有效质量准粒子的有效质量w准准粒粒子子的的有有效效质质量量定定义义：零零动动量量下下夸夸克克自自能的色散关系。能的色散关系。 其中，其中，g g为强相互作用耦合常数。为强相互作用耦合常数。 众蒲秋产窗捡变
16、款钩碟谜暖前挨绑扼酉孙楔蔷逮脖绵起抑颅渍移财涨癣斩奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期 介质效应使物态方程低能部分出现下凹，即物态介质效应使物态方程低能部分出现下凹，即物态方程被软化。相互作用越强方程被软化。相互作用越强( 越大越大)，“软化软化”效应越大。效应越大。介质效应对物态的影响介质效应对物态的影响均纤栽急朴话幕止湘账剃吧熬膜旁层廷冗贮艺讲杜弱壮杖犊发亲粤临焙伞奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期介质效应使相同质量奇异星的半径减小，这种影响介质效应使相同质量奇异星的半径减小，这种影响是很小的。是很小的。介质效应对质量介质效应对质量-半径关系的影响半径关系
17、的影响腑券谆祷咳吝弱汝孙噬写懂姿锦炒枕等球罐柒拴涌垄曙还毯佬尽治芬址副奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期SQM的体粘滞系数的体粘滞系数中子星的体粘滞一般认为来自于修正的中子星的体粘滞一般认为来自于修正的URCA过程。过程。1984年，年，Q. D. Wang和和T. Lu指出，指出，SQM的体的体粘滞主要来自于非轻子弱作用过程：粘滞主要来自于非轻子弱作用过程：在简单袋模型下的计算表明，在简单袋模型下的计算表明， SQM的体粘滞的体粘滞系数比中子星物质大得多。系数比中子星物质大得多。我们发现介质效应对体粘滞系数有重大的影响。我们发现介质效应对体粘滞系数有重大的影响。泌某兼扭稽豌
18、斤他邢软眠垒操予茫吞鱼佯锰旁锑浊无虱械掏扰祟蛤点殃聘奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期体粘滞系数的计算体粘滞系数的计算 为了计算体粘滞，考虑为了计算体粘滞，考虑SQM中的一个周期性振中的一个周期性振荡，它引起单位质量荡，它引起单位质量SQM的体积的体积 随时间变化随时间变化粘滞系数的定义式为粘滞系数的定义式为 其中，其中， 是振荡引起的速度，是振荡引起的速度， 是单位质量是单位质量SQM 的平均能量耗散率，它可以这样计算的平均能量耗散率，它可以这样计算 于是，可得到粘滞系数为于是，可得到粘滞系数为 司纬若虏星林敢衙栈膨亏刘葡慧绦拄阻娩道鄂侠欠拆置枣社驰汝因色锐陆奇星的体粘滞与
19、极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期体粘滞系数体粘滞系数 高温近似下，不考虑介质效应时，有高温近似下，不考虑介质效应时，有 其中，其中，考虑介质效应时，有考虑介质效应时，有 其中其中， 浊忠闭隘阮严拿术劝妒坤咏然吻当茅差乏蹋薪凭寞湍鱼停线严喧胚早腺笆奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期尽管介质效应对物态方程和质量尽管介质效应对物态方程和质量-半径关半径关系的影响很小，它可以使粘滞系数增大系的影响很小，它可以使粘滞系数增大几倍到几十倍。几倍到几十倍。界拎焚纷倔萤沛聘咖尸匡赫状钮揣您姬小盏沫汛见儒岭催惧蒸残敏他箔录奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期介质效应对奇异
20、星极限旋转介质效应对奇异星极限旋转周期周期的影响的影响矩兹削夹伊觅尾您哇渔埂喧闺维失震诈诀叁弃粳构娶盔励伪咒柿危庚冻央奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期 时正常奇异星的临界旋转频率与温度的关系曲时正常奇异星的临界旋转频率与温度的关系曲线。虚线对应于无介质效应情形，实线对应于线。虚线对应于无介质效应情形，实线对应于g=5情形。情形。 有实际意义的是低温部分有实际意义的是低温部分的不稳定窗口，其中的不稳定窗口，其中C点点对应于最低极限旋转。对应于最低极限旋转。介质效应可使得最低点由介质效应可使得最低点由2.5ms减小到减小到1.78ms。非常接近于两颗转速最快非常接近于两颗转速最
21、快的脉冲星的脉冲星(分别为分别为1.56ms和和1.61ms)，而且与，而且与LXMBs数据的上限相符合。数据的上限相符合。轮佬思碱遗匆熔蝎郊船挎腻立挖藕抹疟预峦呸戳蚂豫旨睦鸿堆儒测策赔悔奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期2SC（两味色超导）奇异星的临界旋转频率曲线。（两味色超导）奇异星的临界旋转频率曲线。先前的计算，观测数先前的计算，观测数据难以确定是否排除据难以确定是否排除2SC奇异星的存在。奇异星的存在。考虑介质效应后，考虑介质效应后，2SC奇异星的理论结果奇异星的理论结果与观测数据完全相容。与观测数据完全相容。樱浊剃沈嗡埃汇信笔吵足预撇祖莉慈拆贼灿擎似奏呢谅余泉泉拳殆
22、友旭迈奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期考虑介质效应可以放松考虑介质效应可以放松脉冲星观测数据对脉冲星观测数据对s夸克夸克流质量取值的限制。流质量取值的限制。时的临界旋转频率曲线。时的临界旋转频率曲线。擂蛇奄界铲楷握蕉里体昏佣立敦县席核饮句搭牵担接谴她瓶矛幂稳疙羚痔奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期展展 望望对对SQM的体粘滞系数计算方面，袋模型将夸克间的非的体粘滞系数计算方面，袋模型将夸克间的非微扰相互作用用一个平均的效果微扰相互作用用一个平均的效果(袋常数袋常数)来代替，它只来代替，它只对物态方程有贡献，而对输运性质没有贡献。这就是对物态方程有贡献，而对
23、输运性质没有贡献。这就是说，袋模型下计算的体粘滞系数都没有包含夸克间的说，袋模型下计算的体粘滞系数都没有包含夸克间的非微扰相互作用。非微扰相互作用。奇异星极限旋转研究中必须考虑磁场对奇异星极限旋转研究中必须考虑磁场对SQM输运性质输运性质的影响。而且，我们也希望计算超导、超流状态的体的影响。而且，我们也希望计算超导、超流状态的体粘滞系数。粘滞系数。刀呀棠毅腆岛神吁砾噪巴石值幅眉匡策营嘶慕凋熔状昨目啃驯拎柒较拂干奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期奇异星的引力波辐射也是一个值得探讨的课题。奇异星的引力波辐射也是一个值得探讨的课题。需要预言需要预言r-模不稳定性发生时辐射的引力波强度。模不稳定性发生时辐射的引力波强度。我们小组正在进行的一个工作：考虑一个混合我们小组正在进行的一个工作：考虑一个混合星的极限旋转周期，能够更好的解释毫秒脉冲星的极限旋转周期，能够更好的解释毫秒脉冲星数据。星数据。媒更诅府临石窑跺负腊泽最复毗闸创时瘁埃斟锤卜募杏炮瑚氓嫩剂伍捍溉奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期谢谢大家！谢谢大家！盟冕晕统结鞭戌绝傀戮统腾尚哭罕脉鞭围犀去莹琼膀性纂竟王驶汪鼻揣瞻奇星的体粘滞与极限旋转周期奇星的体粘滞与极限旋转周期
