НАГРЕВ И ОСТЫВАНИЕ МАГНИТАРОВ А.Д. Каминкер, А.Ю. Потехин, Д.Г. Яковлев Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, РАН, Санкт-Петербург Выводы Введение Феноменологическая модель нагрева магнитаров Остывание нейтронных звезд со слоевым нагревом Москва, ГАИШ МГУ, Эффекты теплопроводности Расход тепловой энергии Механизмы нейтринного излучения

Магнитары и остывание изолированных НЗ Два предположения: (1)Наблюдения отражают постоянное тепловое излучение с поверхности НЗ (2)Магнитары -- остывающие нейтронные звезды Необходим внутренний НАГРЕВ

Тепловой баланс: Фотонная светимость: Теплоизолирующая оболочка: Тепловая энергия: Теория остывания с внутренним нагревом Основные регуляторы остывания: 1. Уравнение состояния 2. Нейтринное излучение 3. Процессы нагрева 4. Сверхтекучесть 5. Магнитные поля 6. Легкие элементы на поверхности НЗ Перенос тепла: - эфф. коэффициент теплопроводности

H H0H0 Модель нагрева: при i ii iii iv erg s -1 erg cm -3 s -1 - характерное время нагрева

Модели нейтронных звезд 1.EOS --- Akmal, Pandharipande, Ravenhall (APR III); нейтроны, протоны, электроны и мюоны в ядре НЗ 2.Прямой Urca процесс: > 1.275x10 15 g/cc, M>1.685 M SUN 3Максимальная масса --- M MAX =1.929 M SUN 4.Модель замедленного остывания --- M=1.4 M SUN, R=12.27 km, = 9.280x10 14 g/cc 5.Модель ускоренного остывания M=1.9 M SUN, R=10.95 km, = 2.050x10 15 g/cc 6.Теплоизолирующая оболочка -- Fe (плотности g/cc! B=10 14,10 15,2x10 15,5x10 15,10 16

Нет изотермического режима. Независимость внутренних и внешних слоев. 1- SGR SGR AXP 1E AXP 1RXS J AXP 4U Мощное нейтринное излучение. 7- AXP 1E Только нагрев внешних слоев не противоречит светимости магнитаров. 4- CXOU J

Влияние нейтринного излучения на профиль температуры в теплоизолирующем слое НЗ

Механизмы нейтринного излучения во внешних оболочках магнитаров No Механизмы: Реакции: 1Plasmon decay 2Electron-positron pair annihilation 3Electron-nucleus bremsstrahlung 4Photoneutrino 5Neutrino synchrotron

Нейтринное излучение во внешних оболочках магнитаров B=10 12 G, T=10 9 K B=10 15 G, T=10 9 K B=10 12 G, T=2x10 9 K B=10 15 G, T=2x10 9 K

Замедленное и ускоренное остывание

Влияние магнитных полей: теплопроводность и нейтринное синхротронное излучение во внешних слоях НЗ :

Увеличение и уменьшение теплопроводности Появление изотермических слоев в глубине НЗ --- =3 x =10 14 g cm -3

Изменение теплопроводности вблизи внешнего теплоизолирующего слоя = g/cc --- = 4x10 11 g/cc

Затраты тепловой энергии и светимости магнитаров выделено в слое Emax~10 50 erg Wmax~3x10 37 erg/s 1. Нагрев не может быть больше предельного: L/W~ Скорость нагрева должна быть больше светимости; оптимально:

Выводы 1. Основное предположение: слоевой нагрев нейтронных звезд 2.Источники нагрева – вблизи поверхности: g cm -3 3.Интервал интенсивности нагрева:erg cm -3 s -1 4.Нейтринное излучение против увеличения интенсивности Накачка огромной энергии в более глубокие слои не дает роста5. 6.Сильно неоднородное распределение температуры: во внешнем слое нагрева T > 10 9 K; глубокие слои коры и ядро звезды остаются холодными T

Влияние длительности нагрева Нагрев в слое I H 0 =3x10 20 или 3x10 19 erg s -1 cm -3