Magnetic Field Evolution in the Crust of Neutron Stars: Crust Failure and Plastic Flow
在过去的二十年里，由于霍尔效应，中子星壳中磁场的演化受到了极大的关注，这是非常合理的，因为这种效应在高磁化中子星中占主导地位。然而，霍尔效应的适用性是基于地壳不会破裂并保持其刚性的假设。对于相当强的磁场，可以违反该假设。如果是这种情况，则磁场的演化由一组不同的方程来描述，其中包括非刚性地壳的影响。在这次演讲中，在简要回顾霍尔演化的主要特征后，我将讨论地壳塑性流动对磁场的影响，研究轴对称模型。此外，地壳破裂的方式会影响整体演化，如果破裂是局部的、中间的或全球的，则会出现重大差异。值得注意的是，地壳的破坏和塑性并没有消除霍尔效应，在某些情况下，它们甚至可能导致更剧烈的演化。我将在中子星计时行为的背景下讨论这些效应的影响，特别关注计时噪声、爆发和毛刺。
2022-02-14 astro-ph.HE
Breaking stress of Coulomb crystals in the neutron star crust
一般认为库仑晶体模型可以用来描述中子星壳内的物质。在文献[1]中，我们研究了变形库仑晶体的性质及其稳定性对电子背景极化的依赖性，并根据库仑晶体的静电能和声子谱的分析，计算了零温下地壳$σ_{\max}$的破裂应力。在本文中，我简要地讨论了零点和热贡献的$σ_{\max}$的影响。
2020-11-09 astro-ph.HE
Polycrystalline Crusts in Accreting Neutron Stars
吸积中子星的地壳在许多不同的观测现象中起着中心作用。在这些恒星中，H-He在快速质子捕获（rp-）过程中燃烧产生的重元素不断冻结，形成新的地壳。在本文中，我们探讨了预期的固相组成。我们首先证明使用分子动力学，两种不同类型的化学分离发生，这取决于RP过程的灰烬的组成。然后，我们计算三组分混合物的相图，并用它们来确定允许的地壳成分。我们表明，对于大范围的原子序数产生的反相过程（$Z\sim 10$ - $50$），形成的固体只有少量的可用组合物。我们的结论是，吸积中子星壳应该是多晶的，与域的不同组成。我们的研究结果激发了进一步的工作的组成域的大小，并对地壳物理和吸积中子星现象的影响。
2018-04-18 astro-ph.HE
Neutron star crust cooling in KS 1731-260: the influence of accretion outburst variability on the crustal temperature evolution
利用一个理论模型，我们跟踪了一个冷却的中子星地壳的热演化后的吸积诱导加热期的目标约束地壳参数。我们提出了第一次地壳冷却模型$-\text{ } NSCool\text{ } -$，考虑到详细的变化，在充分爆发的基础上观察到的光变曲线。我们将我们的模型应用于KS 1731 - 260。该源爆发了$\sim$ 12年，在此期间，它被观察到经历长（年）和短（天-周）的时间尺度的变化。我们的研究结果表明，KS 1731 - 260没有达到一个稳定的状态，由于在推导的吸积率的波动爆发。此外，长时间尺度的爆发变化温和地影响完整的地壳冷却阶段，而在爆发的最后几个月的变化强烈影响的第一个$\sim$ 40天的计算冷却曲线。我们讨论的后果估计的中子星地壳参数，并认为，详细的建模的最后阶段的爆发是关键，以限制起源的浅层热源。
2016-07-01 astro-ph.HE
A window into the neutron star: Modelling the cooling of accretion heated neutron star crusts
在吸积中子星的X射线瞬变过程中，在吸积爆发期间，中子星的地壳可以被加热到与内核的热平衡之外。在静止期（吸积停止时）观察到的随后冷却为研究地壳的结构和热特性提供了一个独特的机会。最初，地壳冷却模型研究的重点是具有长时间吸积爆发（> 1年）的瞬态X射线双星，这样地壳将被显着加热，以便可以检测到冷却。在这里，我们提出了一个理论模型的结果，观察到的冷却曲线后，一个短暂的吸积爆发只有~10周。在我们的研究中，我们使用2010年爆发的瞬时吸积11赫兹X射线脉冲星在球状星团泰山5。观测发现，在其短暂的吸积爆发结束后的4年多时间里，该源区的地壳仍然是热的。从我们的模型中，我们发现这样一个长寿的热地壳意味着一些不寻常的地壳特性，如非常低的导热率（比其他地壳冷却源低10倍以上）。此外，我们提出了我们的初步结果的建模的持续冷却的中子星在MXB 1659-298。这个瞬态X射线源在经历了约1.8年的吸积阶段后，于2017年3月恢复平静。我们比较了我们的预测冷却曲线后，这次爆发的冷却曲线后，它的前一次爆发结束于2001年获得的同一来源。
2017-12-06 astro-ph.HE
Microscopic Vortex Velocity in the Inner Crust and Outer Core of Neutron Stars
处理中子星内部地壳和外核超流体中的涡旋运动是模拟脉冲星现象（包括毛刺和磁场演化）的关键因素。在重新计算了地壳内部的微观涡旋速度之后，我们首次估算了外核涡旋的速度。钉扎点之间的旋涡运动被发现是实质上更快的内地壳比在外核，$v_0^{\rm crust} \sim 10^{7}\mbox{\cms} \gg v_0^{\rm core} \sim 1\mbox{\cms}$。一个直接的结果是，涡蠕动总是在非线性制度的外核心相比，内地壳，在非线性和线性制度的涡蠕动是可能的。脉冲星毛刺和磁场演化的其他影响也提出。
2016-07-18 astro-ph.HE
Testing the deep-crustal heating model using quiescent neutron-star very-faint X-ray transients and the possibility of partially accreted crusts in accreting neutron stars
假设LMXB中的吸积中子星（NS）由于吸积物质对现有地壳的压缩而被加热，从而在地壳中引起核反应。已经表明，大部分能量是通过涉及低Z元素的致密核反应在地壳深处释放的。我们讨论了在非常微弱的X射线瞬态（VFXTs;那些峰值X射线亮度<1 E36 erg/s）的NS是否可以用来测试这个模型。不幸的是，我们不能最终回答这个问题，因为我们对这些VFXTs的吸积速率历史的估计存在很大的不确定性，无论是短期（不到几万年）还是整个生命周期。后者很重要，因为它可能非常低，以至于NS可能没有吸积足够的物质来变得足够大，以至于增强的冷却过程变得活跃。因此，与已经推断出这种增强的冷却处理的其他系统相比，它们可能相对温暖。然而，物质的量也不能太低，因为地壳可能没有被增生物质大量取代，因此可能存在部分增生和部分原始物质的混合地壳，尽管进一步压缩。这将抑制所有的浓缩核反应的发生，从而很可能减少沉积在地壳中的热量。此外，还需要更好地了解混合地壳如何影响导热性等其他性质。我们还表明，一些个别的NS LMXB可能有混合结壳以及NS在HMXB。当研究这些系统在静止时的冷却特性时，必须考虑到这一点。我们表明，VFXTs可能不是主导的瞬态，是与最明亮的低光度X射线源在球状星团的假设。
2013-04-11 astro-ph.HE
On the dynamics of mechanical failures in magnetized neutron-star crusts
本文研究了强磁化中子星壳中剪切应力引起的机械破坏的动力学。我们表明，即使地壳的弹性属性允许创建一个剪切裂纹，强烈剪切磁场周围的裂纹导致从洛伦兹力，不允许大的相对位移的裂纹表面的反作用。相反，裂纹的全局演化在缓慢的电阻时间尺度上进行，并且不能释放任何实质性的机械能。我们的计算表明，对于{ \it some}磁场配置，磁力的原因，有效地，一个塑性形变的地壳时，所产生的弹性剪切应力超过临界值的机械故障。
2012-04-12 astro-ph.HE
Glitches due to (quasi) neutron-vortex scattering in the superfluid inner crust of a pulsar
本文重新讨论了脉冲星内壳中子涡旋散射\cite{prad1}引起的涡旋脱钉机制。地壳地震释放的应变能被认为是吸收在某些部分的内地壳，并导致对破坏准中子激发从现有的自由中子超流体在大部分的内地壳。这些准中子与涡核正常中子的散射使大量的涡从热影响区域中脱离，并导致脉冲星故障。我们考虑了受影响的钉扎区域的圆柱壳的几何形状，以研究在脉冲星故障的背景下涡旋解钉扎的影响。我们发现一颗脉冲星可以通过这种机制释放大约$\sim 10^{11} - 10^{13}$涡旋。这些数字相当于特征年龄为$τ\simeq 10^4$年的船帆座类星体的$\sim 10^{-11} - 10^{-9}$阶的故障大小。我们还提出了一种可能性的旋涡雪崩触发的运动的非钉扎涡。对雪崩引起的毛刺大小的粗略估计显示了一个令人鼓舞的结果。
2022-12-24 astro-ph.HE
Magnetic Field Evolution in Neutron Star Crusts: Beyond the Hall Effect
中子星拥有我们所知的宇宙中最强的磁场。它们的磁场是产生其辐射的主要手段，无论是磁层还是通过地壳。此外，磁场的演化与磁星的爆炸事件密切相关，磁星拥有强磁场，并且它们持续的热辐射。在霍尔效应和欧姆耗散的框架内描述了中子星壳层中磁场的演化。然而，这种描述是有限的事实，麦克斯韦应力施加在外壳上的强磁化中子星可能会导致故障和温度变化。在前一种情况下，破裂的地壳并不完全满足霍尔效应的必要条件。在后者中，温度的变化与磁场的演化密切相关。最后，恒星温度的急剧梯度可能会激活电池项，改变磁场结构，特别是在弱磁化的中子星中。在本文中，我们讨论了这些影响的最新进展。我们认为，这些现象可能会提供新的见解，我们的理解中子星和它们的可观察的属性。
2022-01-21 astro-ph.HE
Deep Crustal Heating in a Multicomponent Accreted Neutron Star Crust
建立了一个准统计平衡模型，模拟了吸积中子星壳的多组分组成。rp过程核合成的灰烬是由一系列的电子俘获、中子发射和致密核融合的吸积驱动的，密度达到中子星壳核过渡区附近。一个液滴模型，其中包括核壳效应被用来提供核质量远离稳定。反应途径确定一致的核质量模型。核对称能是内地壳中奇异核质量的一个重要不确定性，改变对称能会使地壳深部加热量改变两倍之多。
2012-05-16 astro-ph.HE nucl-th
Superfluidity and entrainment in neutron-star crusts
尽管没有粘性阻力，中子超流体渗透的内壳的中子星仍然可以强烈耦合到核由于非耗散夹带效应。在固体能带理论的框架下，系统地研究了非吸积冷中子星内壳各区域的中子超流和卷吸。它表明，在中间层的内地壳的一个大部分的“自由”中子实际上是由地壳夹带。这些结果表明，对许多可观测到的天体物理现象的解释进行修订可能是必要的。
2012-06-29 astro-ph.HE nucl-th
How "free" are free neutrons in neutron-star crusts and what does it imply for pulsar glitches ?
渗透在成熟中子星内壳中的中子超流体预计在脉冲星故障等各种天体物理现象中发挥关键作用。尽管没有粘性阻力，中子超流仍然可以耦合到固体地壳由于非耗散卷吸效应。卷吸对脉冲星故障的解释提出了挑战，并表明可能有必要对其他观测到的中子星现象的解释进行修订。
2013-01-11 astro-ph.HE nucl-th
Partially accreted crusts of neutron stars
低质量双星系统中的中子星容易吸积。在研究中子星壳的性质时，通常的假设是完全增生壳近似。然而，一些X射线瞬态源的观测表明，原始地壳并没有完全被增生物质所取代，而是部分由压缩的原始地壳组成。一个两部分（或混合）地壳由原来的地壳被压缩，并在其上的吸积物质碰撞重建作为吸积阶段的功能。完全增生结壳和混合结壳在成分和能源方面的差异影响了冷却和迁移特性。采用了一个简单的可压缩液滴半经验公式。我们比较了原始地壳和混合地壳的增生物质部分中由挤压引发的核反应。讨论了与自旋中子星有关的另一种地壳压缩天体物理现象。最初被催化的外层地壳的压缩引发了放热反应（电子捕获和致密核聚变），这些反应在地壳中沉积了热量。热源编目为压缩的函数，直到达到完全增生地壳近似。中子滴注发生的压力是深度的非单调函数，导致暂时的中子滴注异常。部分增生壳的另一个潜在能量来源是某些压缩层之间出现密度反转现象。当中子星的原始壳层没有被吸积物质完全取代时，原始壳层就不能被忽略。与原始地壳压缩相关的热量与作用于混合地壳增生部分的热源的热量处于同一数量级。
2022-03-25 astro-ph.HE nucl-th
The Impact of Neutron Transfer Reactions on Heating and Cooling of Accreted Neutron Star Crusts
核反应加热和冷却吸积中子星的外壳，需要理解解释X射线爆发和瞬态吸积系统长期冷却的观测。最近有人提出，以前被忽视的中子转移反应可能在核过程中发挥重要作用。我们目前的结果，从完整的核网络计算，现在包括这些反应，并确定其对地壳成分，地壳杂质，加热和冷却的影响。我们发现，大量的中子转移反应确实发生，并影响地壳模型。特别是，我们确定了一种新类型的反应循环，通过交替的中子捕获和中子释放，穿插着中子转移，使一对原子核在核图表上达到平衡。虽然中子转移反应导致地壳模型预测的变化，需要在未来的研究中加以考虑，以前的结论有关加热，冷却和成分演变是非常强大的。
2021-12-21 astro-ph.HE nucl-th
Effect of strong magnetic fields on the crust-core transition and inner crust of neutron stars
本文用弗拉索夫方程确定了考虑核子反常磁矩的磁化核物质和中性恒星物质本征模的色散关系。的形式主义是适用于动力学的旋节，一个量，给出了一个很好的估计，在中子星的壳核过渡的确定。本文研究了$10^{15}-10^{17}$ G量级的强磁场对磁化中子星地壳伸展的影响。在相对论平均场模型下确定了中子-质子-电子（$npe$）物质在欠饱和密度下的动力学不稳定区。结果表明，强磁场对不稳定区有很大的影响，壳核转换是由于新朗道能级的开启而导致的一系列稳定区和不稳定区。对于大于10 $^{15}$ G的磁场，反常磁矩的影响不可忽略。过渡区地壳的复杂性和地壳厚度的增加可能直接影响与地壳有关的中子星的性质。
2017-04-02 astro-ph.HE nucl-th
Influence of the symmetry energy on nuclear pasta in neutron star crusts
本文研究了对称能对中子星核相和壳核相变的影响。本文采用相对论平均场方法和共存相方法研究了中子星内壳中存在的pasta相的性质。结果表明，核对称能在饱和密度下的斜率对壳核相变和帕斯塔相性质起着重要的作用。研究得到的壳核跃迁密度与对称能量斜率的相关性与其他方法得到的结果一致。
2014-05-15 astro-ph.HE nucl-th
Thermodynamically consistent equation of state for an accreted neutron star crust
研究了吸积中子星壳的物态方程。通常，这样的状态方程是假设（隐含地）自由（未结合）中子和核在地壳内一起运动。我们认为，这种假设违反了条件$μ_n^\infty={\rm const}$，所需的流体静力学（和扩散）平衡的未结合中子（$μ^\infty_n$是红移的中子化学势）。我们构造了一个新的状态方程尊重这个条件，工作在可压缩液滴近似。我们证明，它是接近催化EOS在大部分的内地壳，是非常不同的文献中讨论的增生地壳的EOS。特别是，内外地壳界面的压力与文献中通常计算的中子滴压并不一致，而是由恒星内部的流体静力学（和扩散）平衡条件决定的。我们还发现在完全增生的地壳底部存在一种不稳定性，这种不稳定性将原子核转变为均匀的核物质。它保证了完全增生的地壳在增生过程中结构保持自相似。
2020-04-08 astro-ph.HE nucl-th
Crust effects and the cooling relaxation time in highly magnetized neutron stars
我们研究了强磁场对中子星地壳结构和几何形状的影响。我们发现地壳的几何形状被恒星内部的磁场所改变。我们利用已知的状态方程描述中子星的地壳，建立了稳定的轴对称磁化恒星模型，即Skyrme模型（Sky）描述内地壳，Baym，Pethick，and Sutherland（BPS）状态方程描述外地壳.我们表明，磁场具有双重作用，有助于地壳变形通过电磁相互作用（在这种情况下表现为洛伦兹力），并通过有助于曲率由于存储在它。我们还研究了由于磁场的地壳变形的直接后果：热弛豫时间。这个量，这是非常重要的热演化的中子星是敏感的地壳性质，因此，我们表明，它可能会受到强烈的影响的磁场。
2016-12-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Superfluidity in Disordered Neutron Stars Crusts
中微子通过液-固转变冷却所施加的非平衡条件导致中子星的固体地壳中的无序。当密度高于中子滴密度$ρ_d \approx 4\times 10^{11}\,g/cm^3$时，无序会降低超流部分$ρ_s/ρ$。对于非晶态固体地壳，除了地壳的最高密度区域外，$ρ_s$的抑制很小。与晶体地壳中相干布拉格散射预测的中子传导的强烈减少相反，无序的固体地壳支持足够的中子超流密度来解释脉冲星故障。
2020-01-27 astro-ph.HE cond-mat.supr-con nucl-th
Experimental constraints on shallow heating in accreting neutron-star crusts
在低质量X射线双星的静止期内观测到的瞬态吸积中子星的热弛豫表明在中子星壳的浅层存在未知的热源。利用现有的实验核数据，我们估计的最大可能的热量，可以沉积在一个吸积中子星的外壳中，由于电子捕获和致密核聚变反应所引发的X射线爆发灰烬的掩埋。
2020-07-03 astro-ph.HE nucl-th
Neutron conduction in the inner crust of a neutron star in the framework of the band theory of solids
即使中子星内壳中的“自由”中子是超流的，由于非耗散夹带效应，它们仍然与原子核强耦合。在固体能带理论的框架内，对内地壳所有区域的这些效应进行了系统的研究。使用固态物理学的概念，它表明，传导中子的密度，即有效地“自由”的中子，可以比未结合的中子的密度小得多（在某些层的数量级）由于布拉格散射。这些结果表明，可能有必要对各种可观测到的中子星现象的解释进行修订。
2012-03-01 astro-ph.HE nucl-th
Continued cooling of the crust in the neutron star low-mass X-ray binary KS 1731-260
一些中子星的低质量X射线双星有很长的爆发（持续数年），可以在中子星的地壳中产生大量的热量。当系统恢复平静后，地壳就会发生热松弛。这为研究中子星壳的热性质提供了一个难得的机会，限制了壳的热导率，从而限制了壳的结构和组成。KS 1731-260是仅有的四个观测到地壳冷却的系统之一。在这里，我们提出了一个新的钱德拉观察这个源大约8年后，最后一次爆发结束，4年后，最后一次观察。我们发现，源已继续冷却，冷却曲线显示一个简单的幂律衰减。这表明地壳还没有完全热松弛，并可能继续进一步冷却。简单的幂律衰变与地壳的理论冷却模型相反，后者预测地壳现在应该已经冷却到与中子星核心相同的温度。
2010-09-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Breaking properties of multicomponent neutron star crust
研究多组分中子星星壳的断裂性质，发现断裂应力依赖于离子组成且通常大于单组分晶体，差异可达数倍。
2023-07-26 astro-ph.HE hep-lat
Collective excitations in neutron-star crusts
我们研究了中子星壳层中的低能集体激发谱，特别是在中子-质子团簇浸没在超流中子海中的内部区域。不同模式的速度系统地计算从核能密度泛函理论使用Skyrme功能拟合到基本上所有的实验原子质量数据。
2013-10-15 astro-ph.HE nucl-th
Effects of the symmetry energy on properties of neutron star crusts near the neutron drip density
研究了对称能对中子星壳中子滴密度和核性质的影响。本文用相对论平均场模型和托马斯-费米近似计算了中子滴点附近的非均匀物质。中子滴密度和地壳成分与对称能及其斜率有关。我们比较了自洽的托马斯-费米近似与其他处理的表面和库仑能量，并发现这些有限尺寸效应在确定低密度下的平衡态中起着至关重要的作用。
2014-10-19 astro-ph.HE nucl-th
Neutrino-pair bremsstrahlung in a neutron star crust
基于Kaminker等人（Astron. Astrophys. 343（1999）1009）我们导出了任意实际组成的中子星壳中由于原子核对电子的散射而产生的中微子对韧致辐射发射率的解析近似。通过引入电子-核散射的有效势，用广义库仑对数表示发射率。此外，我们还研究了地壳中中微子韧致辐射受强磁场影响的条件。这些结果可用于模拟中子星中的许多现象，如年轻孤立中子星的热弛豫和吸积中子星与过热壳的软X射线瞬态。
2014-10-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Crucial role of neutron diffusion in the crust of accreting neutron stars
观测到的静止状态下瞬间吸积的中子星的温度通常被认为是由地壳深部加热支持的，与地壳中的非平衡放热反应有关。传统上，这些反应是通过考虑核演化受压缩的吸积物质的研究。在这里，我们表明，这种方法有一个基本的弱点，即在某些地区的地壳内的保守力，适用于物质成分（核和中子），是不是在机械平衡。原则上，力平衡可以通过耗散力来恢复，然而所需的扩散通量与爱丁顿吸积时的重子总通量在同一量级。我们认为，在现实的增生地壳模型中，应该考虑中子在内壳的再分布。
2020-03-31 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Pairing: from atomic nuclei to neutron-star crusts
在能量密度泛函理论的统一框架下，利用广义Skyrme泛函和由均匀核物质多体计算得到的局部配对泛函，研究了原子核和中子星壳中的核配对.
2012-04-10 astro-ph.HE nucl-th
Effects of dilute neutron matter on the neutron star crust equation of state
本文开发了一个可压缩液滴模型描述中子星壳层，通过定性调整中子气体贡献以再现稀疏中子物质的第一性原理预测，发现精确描述稀疏中子物质对壳层影响因其他成分减弱，但仍是必要成分。
2024-06-04 astro-ph.HE nucl-th
Magnetically-driven crustquakes in neutron stars
地壳地震事件可能与中子星正常减速过程中的快速自旋“故障”和高能磁星耀斑有关。我们认为，磁场衰减在中子星的地壳中建立了应力，因为弹性剪切力抵抗了洛伦兹力重新排列全球磁场平衡的愿望。我们推导出一个标准的地壳破裂引起的磁场配置的变化，并使用此调查应变模式在中子星的地壳中的各种不同的磁场模型。我们普遍发现，当磁场具有强的环向分量时，地壳最容易破裂，在这种情况下，地壳地震的震中在赤道附近。我们计算了地壳地震中释放的能量作为断裂深度的函数，发现它与场强无关。然而，结壳破裂与破裂应变为$0.001$时的特征局部场强$2.4\times 10^{14}$ G或破裂应变为$0.1$时的特征局部场强$2.4\times 10^{15}$ G有关。我们发现，即使是最明亮的磁星巨型耀斑也可能是由地壳能量释放单独提供动力的。
2015-03-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Crust breaking and the limiting rotational frequency of neutron stars
中子星的极限旋转频率可能由其壳的强度决定。当恒星从吸积中旋转起来时，离心力会导致地壳破裂。如果地壳破裂不均匀，旋转的质量四极矩将辐射出引力波（GW）。这种辐射可以防止进一步的自旋上升，并可能是一个有前途的来源，为连续的GW搜索。我们计算出，对于断裂应变（强度）的中子星地壳是一致的分子动力学模拟，地壳可能会失败的旋转频率与观测。
2018-04-10 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Spin-polarization of the neutron ocean in magnetar crusts
Institute of Astronomy and Astrophysics, Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学天体物理与天文学研究所）；Brussels Laboratory of the Universe (BLU-ULB)（宇宙布鲁塞尔实验室）
本研究考虑自由中子自旋极化，发现强磁场会降低磁星内外壳边界处的压力和密度，使外壳变薄、抑制超重核形成并使中子海洋极化，影响磁星现象与r-过程核合成。
2026-09-14 astro-ph.HE nucl-th
Superfluid dynamics in neutron star crusts
对中子星内壳超流流体动力学进行了简单描述。特别注意的是对超流中子的性质的原子核的晶格的影响，和夹带的影响，事实上，一些分数的中子被锁定到核中的质子的运动。
2010-09-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Crustal properties of a neutron star within an effective relativistic mean-field model
本文利用有效相对论平均场模型研究了中子星的地壳性质。使用最近开发的E-RMF参数集，如FSUGarnet，IOPB-I，和G3的统一状态方程（EoS）的构造。使用原子质量评估2020数据[中国物理C { \bf 45}，030002（2021）]以及可用的Hartree-Fock-Bogoliubov质量模型[Phys. Rev. C { \bf 88}，024308（2013）]确定富中子核的外壳成分。利用与液核中均匀核物质相同的E-RMF泛函，通过可压缩液滴模型计算，估算了地壳内部的结构。利用三个统一的EoS计算了中子星的质量-半径关系（$M-R$）、转动惯量（$I$）、分地壳转动惯量（$I_{crust}/I$）、质量（$M_{crust})$）和地壳厚度（$l_{crust}$）等性质。地壳性质对密度依赖的对称能和斜率参数敏感，这表明统一处理中子星EoS的重要性。三个统一的EOS，IOPB-I-U，FSUGarnet-U和G3-U，再现了不同的中子星，NICER和毛刺活动获得的观测数据，并被发现适合于进一步描述的中子星的结构。
2022-02-23 astro-ph.HE nucl-th
Nonequilibrium thermodynamics of accreted neutron-star crust
本文提出吸积中子星内壳层应在固定压力和中子化学势下最小化热力学势 $Ψ$，而非 Gibbs 自由能，以计算非平衡核反应释热并支撑观测解释。
2021-09-14 astro-ph.HE nucl-th
Impact of error analysis on the composition the outer crust of a neutron star
利用Bootstrap技术对Duflo-Zucker质量模型进行了全面的误差分析。我们说明了这样的研究的影响，预测的化学成分的外壳的非吸积中子星。我们定义了一个存在的概率为每个核素的地壳深度的函数。我们观察到，由于统计的不确定性，而不是有一个明确的过渡之间的两个连续的层，我们有两个物种的混合物。
2019-09-25 astro-ph.HE nucl-th
Spectrum of shear modes in the neutron-star crust: Estimating the nuclear-physics uncertainties
本文利用手征有效场论（EFT）的相互作用建立了中子星内壳模型，计算了中子星内壳的物态方程、剪切性质和地壳剪切模谱。我系统地研究与核物理输入，地壳成分，中子夹带，并估计其对地壳剪切性质和剪切模式谱的影响的不确定性。我发现不确定性主要来自两个来源：中子物质状态方程和中子夹带。我比较了地壳剪切模式的频谱观测频率的准周期振荡的余辉的巨大$γ$射线爆发，发现所有这些频率可以描述的不确定性，这是，但是，目前太大推断中子星属性从观测。
2017-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Probing Crust Meltdown in Inspiraling Binary Neutron Stars
由于最近对潮汐形变和半径的测量，中子星的核物质状态方程和结构现在得到了更好的理解。在这里，我们表明，通过共振潮汐激发在一个双inspiral，中子地壳一般经历弹性到塑性的转变，这导致地壳加热，并最终熔化。这一过程可能导致引力波形中的$\sim \mathcal{O}(0.1)$相移。探测地壳熔化的时间和引起的相移将揭示地壳结构，如核壳过渡密度，以前的测量是不敏感的。使用GW 170817数据的直接搜索没有发现该信号，可能是由于有限的信噪比。我们预测这样的信号可能会被先进的LIGO Plus观测到，更有可能被第三代引力波探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）观测到。
2020-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Prior probability distributions of neutron star crust models
为了充分利用多方面的天文和核数据集，中子星模型的概率分布，可以用来传播误差一致地从一个域到另一个域是必需的。为此，我们采取措施建立一致的模型，突出模型不一致的地方，并评估由此产生的模型不确定性。利用核对称性能量参数的两种分布--均匀分布和基于纯中子物质理论的核对称性能量参数分布，我们制备了两个中子星内壳模型系综。我们使用一个扩展的Skyrme能量密度泛函内的可压缩液滴模型（CLDM）。我们适合的表面参数的CLDM的量子三维Hartree-Fock计算地壳核。所有模型预测，超过50%的地壳质量和15%的地壳厚度包括面食，中位数分别为62%和30%左右。我们还提出了68%和95%的范围作为密度的函数的地壳成分。我们研究了壳核边界和pasta转变性质、pasta层厚度、饱和和亚饱和密度下的对称能以及208 Pb和48 Ca的中子皮之间的关系。我们量化的相关性使用最大信息系数，它可以有效地表征非线性关系。未来对中子皮的测量、来自核质量和巨共振的信息以及对PNM的理论约束将能够对意大利面和壳核边界的位置以及地壳中意大利面的数量进行约束。
2021-05-27 astro-ph.HE nucl-th
Giant Pulsar Glitches and the Inertia of Neutron-Star Crusts
在具有象征意义的船帆座脉冲星上检测到的巨大脉冲星频率毛刺长期以来一直被认为是中子超流体渗透到中子星内部地壳的表现。然而，最近发现这种超流体被地壳夹带，因此它没有携带足够的角动量来解释巨大的故障。脉冲星定时观测可以在多大程度上与标准的涡旋介导的毛刺理论相协调的研究考虑到目前的不确定性致密物质的属性。为此，采用一系列不同的统一的密度物质状态方程，计算了地壳的转动惯量的毛刺恒星。
2016-05-31 astro-ph.HE gr-qc
Superfluid Density of Neutrons in the Inner Crust of Neutron Stars: New Life for Pulsar Glitch Models
在对效应较小的假设下，计算了能带结构对中子星壳中子超流密度的影响[N. Chamel，Phys.Rev.C85，035801（2012）]导致超流中子的惯性矩如此之小，以至于地壳本身不足以解释中子星故障的大小。受早期光晶格中超冷原子气体研究的启发，我们在平均场近似下研究了周期晶格中具有吸引相互作用的费米子。当对隙为晶格势的量级或大于晶格势的强度时，能带结构的影响被抑制。通过将结果应用于中子星的内部地壳，我们得出结论，中子超流密度的减少比以前估计的要少得多，因此，排除基于地壳中中子超流的故障模型还为时过早。
2017-08-14 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas nucl-th
Properties of the outer crust of strongly magnetized neutron stars from Hartree-Fock-Bogoliubov atomic mass models
利用最新的实验原子质量数据，结合基于Hartree-Fock-Bogoliubov方法的微观原子质量模型，研究了冷非吸积磁星（即具有很强磁场的中子星）外壳的平衡性质.强磁场引起的电子运动朗道量子化对地壳物质的组成和状态方程有重要影响。研究还表明，磁星的外壳可能比普通中子星的外壳大得多。
2013-05-02 astro-ph.HE nucl-th
Thermodynamically consistent accreted crust of neutron stars: The role of proton shell effects
本文构建了考虑中子静力学/扩散条件和质子壳效应的中子星吸积壳层模型，采用可压缩液滴模型进行数值演示，为约束超密物质性质提供了更自洽的理论框架。
2024-06-09 astro-ph.HE nucl-th
Strong neutrino cooling by cycles of electron capture and $β^-$ decay in neutron star crusts
吸积中的中子星外壳（包括其最外层的一公里）的温度是由高密度核反应加热、中微子冷却和来自内部的热传输决定的。被加热的地壳被认为会影响较浅深度的可观测现象，例如吸积包层中的热核爆发。在这里，我们报告说，电子捕获和它的逆周期，$β^-$衰变，涉及富中子核在一个典型的深度约150米，冷却外中子星地壳发射中微子，同时也热去耦的表层从更深的地壳。这种Urca机制已经在白矮星和Ia型超新星的背景下进行了研究，但迄今为止还没有考虑过中子星，因为以前的模型使用零温度近似计算地壳反应，并假设在任何给定的深度只有一个单一的核物种。这种热退耦意味着X射线爆发和其他地表现象在很大程度上与地壳深部加热的强度无关。因此，观测到的高能热核超级爆发的重现时间出乎意料地短，大约为几年，并不是热地壳的指示，而是指向中子星表面附近未知的局部加热机制。
2013-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Axisymmetric magneto-plastic evolution of neutron-star crusts
中子星壳中的磁场演化是由霍尔效应和欧姆耗散驱动的，只要壳足够强以吸收磁场施加的麦克斯韦应力，从而使动量方程变得多余。然而，对于最强的中子星场，应力会累积到地壳破裂的程度，在这一点上，标准的演化方程不再有效。在这里，我们研究的演变磁场的地壳和超越地壳故障，从那里开始的地壳塑性流动。我们执行全球轴对称的演变，探索不同类型的故障影响有限区域的地壳。我们发现，即使在低塑性粘度的情况下，塑性流动也不会简单地抑制霍尔效应，而是导致非平凡的演变-在某些情况下甚至反应过度并增强霍尔效应的影响。它的影响在环向场中更为突出，而在极向场上的差异则不那么显著。我们认为，磁星爆发的性质和它们的自旋下降演化将受到塑性流动的影响，因此，对这些现象的观测可能有助于限制地壳破裂的方式。
2021-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Deep crustal heating by neutrinos from the surface of accreting neutron stars
提出了一种新的吸积中子星深部地壳加热机制。带电π介子（$π^+$）是在中子星表面的核碰撞中产生的，在活跃的吸积过程中，它们在衰变时提供进入中子星地壳的中微子流。对于大质量和/或致密的中子星，中微子将每个吸积核子的热量的$\approx 1\textrm{--} 2 \, \mathrm{MeV}$沉积到地壳内部。中微子加热的强度与先前已知的地壳深部加热源相当，例如来自致密核聚变反应，并且与冷却中子星的研究有关。我们模拟了低质量X射线双星中瞬态中子星的热演化，并在中子星MXB~1659-29的特殊情况下，我们表明，额外的深部地壳加热需要更高的热导率的中子星内地壳。更好地了解阈值附近的π介子产生截面将提高我们预测的准确性。
2018-06-29 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Confronting a set of Skyrme and $χ_{EFT}$ predictions for the crust of neutron stars
随着中子星观测数据精度的提高，有必要推导新的状态方程，使壳核状态方程能统一计算。为了这个目的，我们描述的非均匀物质在地壳中的中子星采用可压缩的液滴模型，其中的体积和中子流体项是从同一个模型描述均匀物质的核心。然后，我们生成了一组15个统一的状态方程的冷催化中子星建立在现实的核相互作用，这属于两个主要群体的建模：第一个来自现象学Skyrme相互作用和第二个从$χ_{EFT}$哈密顿量。这些模型预测的对抗，使我们能够调查模型依赖的地壳属性，特别是在低密度的中子物质的影响。新的统一状态方程组可在CompOSE存储库中获得。
2022-03-22 astro-ph.HE nucl-th
General predictions for the neutron star crustal moment of inertia
在统一的元模型方法内计算了中子星地壳的EoS和转变点性质。采用贝叶斯方法，包括两种类型的过滤器：散装核性能控制从低密度有效场论（EFT）的预测，以及目前的核实验知识，而表面能的实验核质量进行调整。考虑到这些限制，可以达到定量预测的地壳属性与控制的置信区间和提高精度相对于以前的计算：{ $\approx 11\%$ }分散的地壳宽度和{ $\approx 27\%$ }分散的分数转动惯量。地壳的转动惯量也被评估为中子星质量的函数，并给出了不同中子星的质量和半径的预测。船帆座脉冲星毛刺的可能地壳起源的讨论中，目前估计的地壳夹带，不利于一个大的夹带现象，如果船帆座质量是$1.4M_\odot$以上。进一步改进本预测需要更好地估计高阶等矢量经验参数，例如$K_{sym}$和$Q_{sym}$，以及更好地控制极富中子核的表面性质。
2019-02-16 astro-ph.HE nucl-th
Effect of the crust on neutron star empirical relations
我们分析了地壳状态方程如何影响几个中子星的属性，以及它如何影响从天体物理观测推断的可能的约束。使用三个不同的地壳，我们产生三套模型独立的状态方程描述恒星物质的泰勒展开饱和密度。物态方程在物理学上是一致的、因果的，并且与天体物理学的观测结果相一致。研究了潮汐形变率$Λ$与密度$C$、勒夫数$k_2$和质量为$M$的中子星半径之间的关系，并分析了地壳状态方程对这些关系的影响。在大多数关系式中，地壳状态方程的影响不大于2%。然而，如果考虑一个固定的中子星质量，潮汐变形能力和半径之间的关系取决于地壳。我们发现，对于大质量中子星，关系式$Λ_{M_i} = αR_{M_i}^β$变得几乎精确，并且与地壳无关。结果表明，利用GW 179817有效潮汐变形度$\tildeΛ$可以确定1.4 $M_\odot$星的潮汐变形度，其精度至少为$\approx 10\%$ .证实了$\tildeΛ$与中子星双星中质量最大的恒星半径之间的高度相关性，但也证明了地壳对这种关系有$\approx 14\%$的影响。我们已经发现，关系$Λ_1/Λ_2=q^a$依赖于$M_{\text{chirp}}$作为$a\sim \sqrt{M_{\text{chirp}}}$。
2020-10-12 astro-ph.HE nucl-th
Nonlinear Alfvén-wave Dynamics and Premerger Emission from Crustal Oscillations in Neutron Star Mergers
本文首次通过广义相对论无力电动力学数值模拟，研究了中子星并合前地壳振荡激发的阿尔芬波在双星磁层中的非线性陡化、耀斑形成和电流片耗散过程，并预测其产生射电和X射线前兆辐射。
2024-09-28 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Thermal and transport properties of the neutron star inner crust
本文综述了中子星内壳的热性质和输运性质的核物理和凝聚态物理基础。这些性质在解释诸如吸积中子星、超暴和磁星耀斑中的热弛豫等瞬态现象中起着关键作用。我们强调的简化，发生在低温下，内壳可以描述的电子和集体激发。详细讨论了物质的固体和超流相的热导率和热容量，并强调了它在解释软X射线瞬变中子星观测中的作用。我们强调最近的理论和观测结果，并确定未来的工作需要更好地了解主机的瞬态现象在中子星。
2012-01-26 astro-ph.HE nucl-th
Properties of neutron star crust with improved nuclear physics: Impact of chiral EFT interactions and experimental nuclear masses
基于手征EFT相互作用的均匀物质多体计算和实验核质量的可压缩液滴方法被用来研究中子星壳的性质。八个手征EFT哈密顿和一个有代表性的唯象力（SLy 4）面临。我们发现，地壳的一些性质，例如集群质量，电荷和不对称性，主要是由接近饱和密度的对称物质性质决定的，因此主要受实验核质量的约束，而其他性质，例如，每个粒子的能量、压力、声速主要受中子物质中的低密度预测的影响，其中手征EFT和唯象力基本上不同。
2021-09-24 astro-ph.HE nucl-th
Effect of superfluidity on neutron star crustal oscillations
我们考虑了中子星壳中滴入中子的超流性如何影响壳的基本扭转振荡的频率。滴入中子中不可忽略的超流部分不随原子核运动，它的作用是降低焓密度，从而提高振荡频率。假设软γ中继器巨耀斑中观测到的准周期振荡是由基本扭转振荡引起的，并且假设中子星的质量和半径在1.4 < M/M_SUN < 1.8和10 km < R < 14 km的范围内，我们将对称能的密度导数限制为100 MeV < L < 130 MeV，这比忽略超流性导出的L > 50 MeV的结果要精确得多。
2012-10-03 astro-ph.HE nucl-th
