Vortex Creep Heating in Neutron Stars
本研究提出中子星壳内超流涡旋线蠕变摩擦加热机制，通过观测年老中子星温度验证，发现加热光度与角速度变化率成正比，且比例常数$J$与理论计算一致。
2023-08-30 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Vortex Creep Heating vs. Dark Matter Heating in Neutron Stars
本研究以涡旋蠕变加热为例，结合温度观测与理论计算，证明中子星中该内部加热效应主导暗物质加热，且涡旋-核相互作用需比估算值小几个数量级才能改变此结论。
2023-09-06 astro-ph.HE hep-ph
Hubble Space Telescope non-detection of PSR J2144-3933: the coldest known neutron star
我们报告了哈勃太空望远镜在一个光学波段（F475 X）和两个远紫外波段观测中没有探测到$\sim 3\times 10^8$年龄大、速度慢、孤立的旋转动力脉冲星PSR J2144 $-$ 3933（F125 LP和F140 LP），分别在枢轴波长4940 nm、1438 nm和1528 nm处产生上界$F_{\rm F475X}< 22.7$ nJy、$F_{\rm F125LP}< 5.9$ nJy、$F_{\rm F140LP}< 19.5$ nJy。在黑体谱的假设下，我们推导出了脉冲星$T<42,000$ K的表面（未红移）温度的保守上限。这使得PSR~J2144--3933成为已知最冷的中子星，使我们能够研究老中子星的热演化模型。这个温度与直接或修改后的Urca反应（包括旋转化学加热）模型一致，并且考虑到中子涡旋线运动产生的摩擦加热，它为中子超流体$J<10^{44}\,\mathrm{erg\,s}$中的多余角动量设定了上限。
2019-03-28 astro-ph.HE
Old neutron stars as a new probe of relic neutrinos and sterile neutrino dark matter
本文提出利用老中子星与遗迹中微子或惰性中微子暗物质的相干散射导致的冷却或加热效应，作为新探针，可被JWST等望远镜观测，从而探测暗物质参数空间。
2025-03-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Optical Transients from Fast Radio Bursts Heating Companion Stars in Close Binary Systems
快速射电暴（FRB）是一种持续时间短、亮度温度极高的明亮射电瞬变现象，其物理起源至今仍不清楚。最近，在M81星系附近的一个球状星团中发现了一个重复源FRB 20200120 E。与之相关的球状星团的年龄为$\sim9.13~{\rm Gyr}$，拥有一个古老的恒星群体。在这项工作中，我们认为一个FRB源是在一个密近双星系统与一个低质量主序星作为它的同伴。由于FRB爆发的能量很大，当伴星停止FRB时，其表面会被辐射诱导激波加热，并进行再发射。对于具有类太阳伴星和几天轨道周期的双星系统，我们发现再辐射主要在光学波段，并且在FRB之后有几秒的延迟。它的光度是太阳光度的几倍，持续时间约为数百秒。这样的瞬态可能是可观察到的在未来的多波长跟踪观测银河系FRB源。
2021-08-24 astro-ph.HE
Hubble Space Telescope observations of the old pulsar PSR J0108-1431
本文介绍了利用哈勃空间望远镜对2亿年前的旋转动力射电脉冲星J 0108 $-$ 1431进行的光紫外观测结果。我们发现了一个远紫外（FUV）脉冲星对应物的假定候选者，其通量密度为$λ= 1528$ nJy，为$f_ν= 9.0\pm 3.2$。然而，在更长的波长下没有探测到脉冲星，$3σ$的上限分别为52、37和87 nJy，$λ=$ 4326、3355和2366 nJy。假设脉冲星对应物确实在FUV中被探测到，并且之前报道的用甚大望远镜边缘探测到的$U$和$B$是真实的，那么脉冲星的光学紫外光谱可以用幂律模型描述，具有几乎平坦的$f_ν$光谱。与光学探测到的年轻恒星相似，非热谱的斜率在X射线范围内变陡。脉冲星在1500- 6000 nm波长范围内的光度，$L \sim 1.2\times 10^{27} (d/210\,{\rm pc})^2$ erg s $^{-1}$，对应于脉冲星旋转能量损失率$\dot {E}$到光紫外辐射的高转换效率，$η= L/\dot{E} \sim (1$ - $6)\times 10^{-4}$，取决于距离和光谱斜率的不确定值。体中子星表面的亮度温度不超过59，000 K（$3σ$上限），就像远距离观测者看到的那样。如果我们假设FUV通量是由热分量主导的，那么表面温度可以在27，000 - 55，000 K的范围内，需要一个加热机制在老中子星中运…
2021-02-27 astro-ph.HE
Neutron star heating vs. HST observations
Pontificia Universidad Católica de Chile（智利天主教宗座大学）；Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación（教育科学都会大学）；Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP)（天体物理学与行星学研究所在）；Indiana University（印第安纳大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；Texas State University（德克萨斯州立大学）
研究通过计算中子星的热演化，探讨加热机制对观测到的高温度的解释，发现单一机制无法解释所有源，提出结合旋转化学加热与涡旋蠕变的模型能解释多个脉冲星。
2025-11-20 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Hawking heating of neutron stars by dark matter
Indian Institute of Science（印度科学研究所）
暗物质在中子星中的捕获可能形成并蒸发黑洞，产生持续的热辐射，从而增强对暗物质-核子截面的探测灵敏度。
2025-11-24 astro-ph.HE hep-ph
Heating of Millisecond Pulsars by Magnetic Field Decay
本文研究毫秒脉冲星表面温度偏高问题，通过约束直至l=10的小尺度磁场分量，提出壳层l=3或l=4磁场衰变的焦耳加热可解释观测高温。
2024-04-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hubble Space Telescope detection of the double pulsar system J0737-3039 in the far-ultraviolet
本文报道了HST上ACS/SBC探测器对双脉冲星系统J 0737 -3039的远紫外探测。我们在1250-1550 AA波段测得的能流F = 4.5+/-1.0e-17 erg cm-2s-1，对应于距离d=1.1 kpc时的消光校正光度L~1.5e28 erg s-1和合理的红化E（B-V）=0.1。如果探测到的辐射来自其中一颗半径为13 km的中子星的整个表面，则其表面黑体温度在T~2- 5e 5 K范围内，这是一个合理的星际消光范围。这样的温度需要一个内部加热机制来在古老的中子星中运作，或者它可以解释为能量较低的脉冲星B的表面被脉冲星A的相对论风加热。如果远UV发射是非热的（例如，在脉冲星A的磁层中产生），它的光谱在紫外线和X射线之间呈现出断裂。
2014-01-03 astro-ph.HE
Vortex Creep Heating in Neutron Star Cooling: New Insights into Thermal Evolution of Heavy Neutron Stars
针对老年重中子星温度偏高无法用标准冷却模型解释的问题，本研究拓展冷却框架纳入涡旋蠕变加热（VCH）与直接Urca过程，发现VCH可显著缓解快速冷却，为大质量中子星提供新演化路径。
2025-10-28 astro-ph.HE nucl-th
Heating neutron stars with GeV dark matter
老中子星（NS）可能捕获晕暗物质（DM），并被沉积的动能加热，因此表现得像一个热DM探测器，对广泛的DM质量和各种DM-夸克相互作用敏感。不久的将来，红外望远镜将测量NS温度下降到几千开尔文和探测NS加热DM捕获。我们专注于GeV质量狄拉克费米子DM（这是超出了目前DM直接检测实验）的情况下，DM捕获率可以饱和的几何限制。具体而言，我们研究了（1）一个模型，调用暗衰变的中子来解释中子寿命异常，（2）DM的框架耦合到夸克通过矢量流门户。在中子暗衰变模型中，NS可以具有大量的DM布居，使得即使DM-中子散射截面很小，DM俘获率也可以通过DM自相互作用达到几何极限。我们发现NS加热有更大的灵敏度比多π介子签名在大型地下探测器的中子暗衰变模型，和子GeV的伽马射线签名的夸克矢量门户模型。
2020-06-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Thermal and nonthermal emission in the optical-UV spectrum of PSR B0950+08
根据最近哈勃太空望远镜（HST）在远紫外波段的观测和光学波段的地面观测，巴甫洛夫及其同事揭示了老脉冲星B 0950 +08（自旋下降年龄1750万年）光谱中的热成分，并估计了$(1$的中子星（NS）表面温度-- $3)\times 10^5$ K。我们新的HST光学观测使我们能够从附近的星系中分辨出脉冲星，并更准确地测量光通量。使用新测量的通量和新的校准的HST的远紫外探测器，我们适合的光学紫外脉冲星的光谱与模型，由非热幂律（$f_ν\propto ν^α$）和热黑体组件。我们得到的光谱斜率$α=-0.3\pm 0.3$，相当平坦，比从地面观测发现，和最佳拟合温度范围内的$(6$ - $12)\times 10^4$ K（由一个遥远的观察者看到），这取决于星际消光和NS半径。温度低于以前报道的，但仍然远远高于NS被动冷却方案预测这样一个老脉冲星。这意味着一些加热机制在NS中操作，例如，这是由旋转速度较快的中子超流体与NS内部地壳中旋转速度较慢的正常物质相互作用引起的。
2021-11-16 astro-ph.HE
Space and velocity distributions of Galactic isolated old Neutron stars
本文介绍了银河系中子星的Monte-Carlo轨道模拟结果。模拟考虑到最新观察到的NS空间和速度分布在出生时，并考虑其形成率。我模拟了两个NS群体。在过去的12 Gyr中，第一批天体以恒定的速度在银河系圆盘中诞生。那些在第二个人口同时形成12 Gyr前在银河系的隆起。我假设出生在银河系圆盘的NS占总NS人口的40%。由于NS的初始速度分布并不为人所知，我运行了两组模拟，每组包含3x10^6个模拟NS。一组采用双峰初速度分布，另一组采用单峰初速度分布，这两种分布都是基于卫星观测而提出的。根据最近的观测结果，本文讨论了银河系结构的动力加热对NS空间和速度分布的影响，并指出它是可以忽略的。我呈现了当前纪元模拟NS空间和速度矢量的目录，以及模拟NS相对于太阳的位置、距离和自行的目录。假设银河系中有10^9个NS，我发现在太阳附近NS的密度约为2- 4x 10 ^-4 pc^-3，它们的标度高度约为0.3-0.6 kpc（取决于所采用的初速度分布）。这些星表可以用来检验某些射电瞬变与这些天体有关的假设。
2009-10-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Thermalization and Annihilation of Dark Matter in Neutron Stars
本文研究了中子星中暗物质的热化与湮灭加热机制，证明即使暗物质未完全热化，也能在矢量相互作用下不到1年、标量相互作用下10^4年内达到捕获-湮灭平衡，从而实现最大湮灭加热。
2024-04-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Capture of Leptophilic Dark Matter in Neutron Stars
如果暗物质粒子与核子或轻子发生散射作用，它们将被捕获在中子星中。这些碰撞将暗物质的动能传递给恒星，从而产生可观的热量，这可能被即将到来的红外望远镜观测到。虽然以前的工作只考虑了核子上的散射，但中子星含有少量的其他粒子种类，包括电子和μ子。我们进行了详细的分析，中子星的动力学加热的限制亲轻子暗物质。我们还估计了环诱导耦合夸克的大小，所产生的光子和Z玻色子的交换。尽管轻子的丰度相对较小，我们发现，对一颗古老、寒冷的中子星的观测将对暗物质与轻子的相互作用提供非常强的限制，最大的限制来自μ子的散射。预计的灵敏度是数量级更强大的比目前的暗物质-电子散射边界从地面直接探测实验。
2019-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutron stars at the dark matter direct detection frontier
中子星有效地捕获了暗物质。在捕获过程中传递的动能加热了本地星系晕中的老中子星，使其温度达到即将到来的红外望远镜可以探测到的温度。我们推导出该探头的有效运营商的框架中的灵敏度。对于比GeV重的暗物质，我们发现，中子星加热可以设置有效的运营商截止的数量级强于可能从地面直接检测实验的情况下，自旋相关和速度抑制散射的限制。
2017-07-29 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
Vortex creep heating in neutron star cooling with direct Urca processes in heavy neutron stars
本研究针对重中子星中直接Urca冷却与涡旋蠕变加热（VCH）的相互作用，通过代码实现VCH并验证，确定稳态加热适用域，量化$(B,P_0)$对VCH特征的调节，引入3D表示消除简并，为中子星冷却分析提供实用有效图。
2025-11-17 astro-ph.HE nucl-th
Leptophilic scalar dark matter in U(1)$_{L_μ-L_τ}$: Evading direct detection and prospective neutron star heating
School of Science, Sun Yat-Sen University（中山大学科学学院）；School of Physics, Sun Yat-Sen University（中山大学物理学院）
研究轻子偏爱标量暗物质在U(1)_{L_μ-L_τ}扩展中的特性，通过中子星加热规避直接探测并探索其候选粒子。
2026-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Relativistic capture of dark matter by electrons in neutron stars
暗物质可以捕获中子星并将其加热到可观测的光度。我们研究了暗物质对高度简并电子的相对论散射。我们发展了一个洛伦兹不变量理论来计算暗物质的俘获几率，该理论考虑了目标粒子的相对论运动和泡利不相容原理。我们发现，实际的捕获概率可以是五个数量级大于使用非相对论方法估计。对于质量为$10~{\rm eV}\textup{--}10~{\rm PeV}$的暗物质，中子星的加热补充，可以比地面直接探测搜索更敏感。投影的灵敏度区域表现出的特点，表现出丰富的运动学和泡利之间的相互作用的DM-电子系统阻塞。我们的研究结果表明，古老的中子星可能是发现亲轻暗物质最有希望的目标。
2020-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Improved neutrino-nucleon interactions in dense and hot matter for numerical simulations
中微子在致密星天体物理学中扮演着重要的角色：中微子加热是核心坍缩超新星的主要成分之一，中微子-物质相互作用决定了双中子星合并中物质的组成，并且对重元素核合成的条件有很大的影响，而中子星的冷却主要是由中微子发射控制的，除了非常古老的恒星。在过去的几十年中，许多工作表明，在稠密物质介质中的影响大大改变了中微子-物质相互作用速率，而许多天体物理模拟使用解析近似，这往往是远远不能再现更完整的计算。在这项工作中，我们提出了一个方案，它允许将改进的速率，带电电流相互作用，模拟和显示作为一个例子，一些结果的核心坍缩超新星，其中一个显着的差异被发现在位置的中微子球的低能量中微子在早期后反弹阶段。
2020-09-03 astro-ph.HE nucl-th
Neutron Stars as the Dark Matter detectors
该研究提出轴子夸克块（AQN）暗物质模型与中子星相互作用可触发磁重联加热表面，缓解温度预测与观测的不一致，并伴随硬X射线发射作为观测信号。
2024-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
