磁星是一种迷人的天体,被认为是中子星,由其强大的内部磁场提供动力。在异常X射线脉冲星AXP 1E 2259+586中发现了突然自旋下降的明确证据,该天体被编目为磁星。这个事件被命名为“反毛刺”。在这项工作中,我们提出了一个简单的内部机制,可以解释所观察到的恒星突然自旋下降。
英文摘要:
Magnetars are fascinating objects that are thought to be neutron stars powered by their strong internal magnetic fields. Clear evidence of a sudden spin-down was detected in the Anomalous X-ray Pulsar AXP 1E 2259+586, an object cataloged as a magnetar. This event received the name "anti-glitch". In this work we present a simple internal mechanism which could account for the observed sudden spin-down of the star.
Interpreting the AXP 1E 2259+586 antiglitch as a change in internal magnetization
2012年4月21日在AXP 1 E 2259+586中观察到的突然自旋下降事件(“反毛刺”)可以说是由其内部环形磁场分量的衰减引起的,这将稳定的长扁形配置变成不稳定的配置。我们完善了以前的模型,这一过程的建模恒星的磁场自洽作为一个“扭曲环面”配置在非正压平衡(这使我们能够探索更大范围的平衡配置)。它示出,如果恒星的磁场是纯偶极的,在所需的环向场强度的变化,以产生一个反毛刺的观察到的大小可以比以前计算的~ 10倍。如果恒星具有四极磁场分量,那么除了环向分量的衰减之外,还可以通过四极分量的衰减产生类似量级的抗毛刺。我们表明,如果四极分量衰减,最小的初始环向场强度和环向场强度的变化需要产生所观察到的反毛刺是低于在纯偶极扭曲环面。此外,我们预测的最大反毛刺大小,假设它们是由椭圆率的变化,在四个毛刺磁星和讨论伴随的X射线爆发的能量学的影响。
A glitch and an anti-glitch in the anomalous X-ray pulsar 1E 1841-045
通过对2006年9月至2011年12月期间约5.2年的RXTE观测资料进行时间分析,研究了异常X射线脉冲星(AXP)1 E 1841-045的长期自旋性质.我们发现了两个彼此相隔不到1年的特殊时序异常:MJD 54303附近的Delta(nu)/nu约为4.8 x 10^{-6}的毛刺;以及MJD 54656附近的Delta(nu)/nu约为-5.8 x 10^{-7}的反毛刺。我们发现的小故障是RXTE监测13年来在该源中发现的第四个小故障,与最后两个检测到的小故障相似。然而,来自1 E 1841-045的抗毛刺是第一个被识别的。抗毛刺的幅度与最近在AXP 1 E 2259+586中观察到的幅度相当。我们发现,无论是毛刺或抗毛刺的脉冲X射线输出的源没有显着的变化。我们讨论了我们的研究结果有关的标准脉冲星故障机制的故障,和合理的磁层场景的反故障。
A radiatively-quiet glitch and anti-glitch in the magnetar 1E 2259+586
我们使用Neil Gehrels Swift和NICER天文台报告了磁星1 E 2259+586从2013年1月到2019年9月的软X射线发射的时间和光谱特性,$\sim 8$几个月后检测到抗故障。在这个时间跨度,我们检测到两个定时不连续。第一个故障发生在2012年4月抗毛刺之后约5年,是具有分数幅度$Δν/ν=1.24(2)\times10^{-6}$的相对较大的自旋上升毛刺。我们发现没有证据表明通量增强或光谱或脉冲轮廓形状的变化在这个小故障的时间。这与相当数量的磁星自旋上升故障是辐射安静的这一观点是一致的。大约1.5年后的2019年4月,1 E 2259+586显示出抗毛刺,自旋下降为部分振幅$Δν/ν=-5.8(1)\times10^{-7}$ ;与2012年检测到的部分变化相似。然而,我们没有检测到脉冲轮廓形状的任何变化或源的均方根脉冲通量的增加,我们也没有看到任何可能的爆发,从它的方向在抗毛刺的时间;所有这些都发生在2012年的事件。因此,类似于自旋毛刺,反毛刺可以默默地发生。这可能意味着这些现象起源于中子星内部,它们的位置和触发机制不一定与磁层有关。最后,我们的观察表明,在1 E 2259+586中,自旋上升和自旋下降毛刺的发生率大致相同,前者具有更大的净分数变化。
Pulsar anti-glitches: starquakes driven by magnetism?
School of Physics, Peking University(北京大学物理学院);School of Earth and Space Sciences, Peking University(北京大学地球与空间科学学院);School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学天文与空间科学学院);School of Physics and Materials Science, Guangzhou University(广州大学物理与材料科学学院)
磁星是一种中子星,具有强烈的X射线和软$γ$射线爆发行为,被认为是由强烈的内部磁场提供动力。像传统的年轻中子星以射电望远镜的形式出现一样,磁星也会出现“毛刺”,在此期间,角动量被认为是在固态外壳和内部地壳的超流体成分之间转移的。最近,在射电恒星和磁星中观察到的几百个小故障都涉及到恒星的突然旋转,这可能是由于内部超流体旋转速度比地壳快。在这里,我们报告了磁星1 E 2259+586的X射线定时观测结果,我们发现它表现出明显的“抗毛刺”-突然自旋下降。我们发现,这一事件,像以前的一些磁星自旋故障,伴随着多个X射线辐射的变化和一个显着的自旋下降率的变化。这一事件,如果起源内部的恒星,是无法预测的模型中的中子星自旋下降,并暗示在中子星的差异旋转,进一步支持需要重新思考的毛刺理论的所有中子星。
我们将Archibald等人(2013年)观测到的磁星1 E 2259+586的快速自旋下降(称为“反毛刺”)归因于X射线爆发期间磁层的部分开放,随后闭合场线区域的结构发生变化。要解释在X射线耀斑期间观测到的自旋下降,所需要的只是磁层中相对较小部分的瞬时开放,仅为一个周期,数量级仅为百分之几。更一般地说,我们认为,在磁星所有的时间不规则性有磁层起源,并引起(i)在当前的磁层结构的波动(类似于旋转动力驱动的马达中的长期扭矩变化);或者,特别是磁星,通过(ii)在爆发和耀斑期间打开一部分磁层-后一种事件总是伴随着快速的自旋下降,一个“抗干扰”。中子星地壳在地壳磁场驱动下的缓慢旋转运动,在CME型事件中超过一定的扭曲极限,导致外部磁场的爆炸性不稳定性和大磁通量的瞬时打开,耀斑后磁层电流的增加伴随着X光光度和自旋下降率的增强,轮廓的变化以及光谱硬化,所有这些都与转矩波动的磁层模型一致。