Exploring pulsar glitches with dipolar supersolids
本研究借助中子星内壳层与偶极超固体的相似性，数值分析涡旋俘获机制及物质密度分布对脉冲星周期突变的影响，为实验室天体量子模拟奠定基础。
2024-07-02 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas hep-ph
Core and crust contributions in pulsar glitches: constraints from the slow rise of the largest glitch observed in the Crab pulsar
脉冲星的故障是由于中子星内部非常弱耦合的大尺度超流组分的突然再耦合造成的。这个过程导致角动量的快速交换和自旋频率的增加。角动量的转移是由耗散相互摩擦调节的，其强度定义了故障的自旋时间尺度。因此，对毛刺上升的观测可以用来揭示在恒星高密度内部起作用的主要微物理相互作用。我们提出了一个简单的分析模型，辅以更详细的数值模拟，它产生了一个快速的自旋上升，然后是一个更渐进的上升。在蟹状星云脉冲星的一些大故障中观察到了这些特征，包括2017年最近最大的故障。我们还使用观测来约束两个可能的位置的毛刺驱动区域的相互摩擦系数：内地壳和外核心的恒星。我们发现，螃蟹毛刺的功能需要较小的值的相互摩擦系数比那些需要解释速度快得多的船帆座自旋上升。这表明前者的地壳起源，但后者的外核贡献。
2018-06-26 astro-ph.HE
Observational constraints on neutron star crust-core coupling during glitches
我们表明，观测到的船帆座脉冲星的故障可以用来调查的强度，在一个中子星的壳-核耦合，并建议，从故障的恢复是由扭矩所施加的超流组件的核心，从地壳解耦期间的故障。假设再耦合是介导的超流中子和核心的带电组件之间的相互摩擦，我们使用观测到的幅度和时间尺度的最短时标组件的恢复从最近的两个故障在船帆座脉冲星推断的核心部分耦合到地壳在故障期间，因此旋转了故障事件。在故障的双流体动力学模型的框架内，我们分析是否地壳中子单独足以驱动船帆座脉冲星中观察到的故障活动。我们使用两套中子星状态方程（EOSs），这两套状态方程一致地跨越地壳和核，并覆盖在饱和密度$30 < L <120$ MeV的对称能的斜率范围。一组产生最大质量$\approx$ 2.0 $M_{\odot}$，第二组产生最大质量$\approx$ 2.6 $M_{\odot}$。我们还包括了地壳中子夹带的超流晶格的影响。我们发现，对于中硬的地球观测系统，观测结果意味着核心转动惯量的$>70\%$在故障期间耦合到地壳，尽管对于较软的地球观测系统，$L\approx 30$ MeV可以耦合到$5\%$。没有一个状态方程能够单独用地壳中子来重现观测到的毛刺活动，但是将超流涡旋被强烈钉扎到核中的区域扩展到比地壳-核过渡密度高出0.016 fm $^{-3}$的密度，可以恢复与观测到的毛刺活动的一致性。
2015-06-04 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Entrainment factor on individual glitch fractional moment of inertia
假设中子星内壳中的超流体是脉冲星突变释放的动量的储存库。最近，由于地壳卷吸，内地壳的大小是否足以包含导致大故障的超流体是有争议的。本文计算了与个别故障相关的部分转动惯量（FMI）（即内地壳超流转动惯量与耦合分量的转动惯量之比）。结果表明，与转移动量有关的有效转动惯量是夹带中子的转动惯量。计算了三个具有动量库耗尽特征的小扰动的FMI，并与卷吸因子进行了标度。一些小故障需要内地壳超流体，其转动惯量大于目前建议的恒星转动惯量的7- 10%。
2018-12-27 astro-ph.HE
Large-scale unpinning and pulsar glitches due to the forced oscillation of vortices
针对脉冲星 glitch 中超流涡旋大规模解钉扎的触发机制争议，提出将涡旋线视为沿旋转轴的经典直弦，壳震引发的共振受迫振荡导致涡旋弯曲解钉扎，统一壳震与超流涡旋模型解释大型 glitch 成因。
2024-11-28 astro-ph.HE
Revisiting neutron starquakes caused by spin-down
脉冲星的旋转频率稳定下降，偶尔会被称为毛刺的突然旋转中断，其物理起源仍然是一个谜。至少对于这些小故障，有一种解释是星震，也就是说，固态中子星外壳的破坏，离心力的逐渐减小使恒星变形，对固体施加压力，直到它破裂。这就产生了一个向上的自旋，在恒星内部耗散能量。我们分析了由离心力的减小所产生的变形，用流体核和固体壳来模拟恒星，每个都具有均匀的密度，并且核的密度可能比壳的密度大，作为对真实中子星中存在的强密度梯度的简单近似。变形是定性的不同，从以前研究的情况下，密度相等。前者更接近于流体星的行为，其中核壳界面是一个恒定的重力加离心势的表面。不管不确定的断裂应变，在这个模型中的毛刺活动是几个数量级小于观察到的，即使只考虑小毛刺。对于一个大的断裂应变，模拟表明，由于星震引起的故障可能大致正确的大小，但比观察到的故障要少得多。每一个小故障释放的能量都比地壳内部快速旋转的超流体的角动量转移模型大得多。另一方面，我们也不能排除小型星震产生的热量可能会通过允许中子超流体漩涡移动而引发故障。我们还证实，在中子星地壳的应力可以在原则上支持一个椭圆度远大于一些观测上限脉冲星定时和连续引力波搜索。
2021-08-06 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
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
Core and crust contributions in overshooting glitches: the Vela pulsar 2016 glitch
在大脉冲星故障的自旋上升阶段--中子星的旋转周期突然减小--恒星的角速度可能会过冲，即达到比新故障后平衡所观察到的更大的值。预计这些瞬态现象的基础上的理论模型脉冲星内部动力学和他们的观察有可能提供一个重要的诊断毛刺建模。我们提出了一个简单的标准来评估存在的过冲，基于最小的分析模型，能够重现过冲自旋。我们用它来拟合2016年船帆座脉冲星故障的数据，获得故障中涉及的内部超流组件的部分惯性矩的估计，过冲的上升和衰减时间尺度，以及超流组件和正常组件之间的相互摩擦参数。我们研究的情况下，没有强夹带在地壳中：在前者中，我们发现一个大的内核强烈耦合到可观察到的组件和一个水库的角动量延伸到核心的密度低于核饱和度，而在后者中，一个大的水库核饱和度和一个标准的正常组成部分，没有内核的建议。
2020-03-14 astro-ph.HE
Pinning down the superfluid and measuring masses using pulsar glitches
脉冲星以其高超的计时精度而闻名，尽管当恒星年轻时，小故障可能会中断常规的计时行为。这些小故障被认为是由恒星地壳中正常物质和超流体物质之间的相互作用引起的。然而，像船帆座这样的故障星已经被证明需要一个超流体储层，远远超过地壳中的可用储层。我们研究了一个模型，在这个模型中，小故障在核心中敲击超流体。我们测试了各种理论超流体模型对最新的故障数据，发现只有一个模型可以成功地解释长达45年的观测数据。我们开发了一种新的技术，结合无线电和X射线数据来测量脉冲星质量，从而展示了当前和未来的望远镜如何探测核饱和附近的超流性等基础物理。
2015-10-01 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Angular Momentum Transfer in Vela-like Pulsar Glitches
在超流涡的储存和释放的现实场景中，从未计算过{\em directly}与船帆状故障相关的角动量转移;因此，用涡来解释巨大故障还没有经过观测的检验。我们提出了第一个物理上合理的模型，无论是在微观和宏观层面（球形几何，n = 1多变的密度分布，密度相关的钉扎力与涡刚性兼容），以确定在恒星的涡被钉扎，有多少，以及多久。对于标准中子星参数（$M=1.4 M_{\odot}, R_s=10$ km，$\dotΩ=\dotΩ_{\rm Vela}=-10^{-10}$ Hz s $^{-1}$），我们发现最大的$f_m\approx10^{15}$ dyn cm $^{-1}$级的钉扎力可以积累超流角动量的$ΔL_{\rm gl}\approx10^{40}$ erg s，并以$Δt_{\rm gl}\approx3$年的间隔向地壳释放.这种对$ΔL_{\rm gl}$的估计比目前的故障后恢复模型间接暗示的要小一个数量级，在目前的模型中，地核和地壳内的涡旋被认为是物理上不连通的;然而，它成功地产生了{\em both}跳跃参数$ΔΩ_{\rm gl}$和$Δ\dotΩ_{\rm gl}$在最近Vela毛刺中观察到的幅度，假设在短时间尺度的故障中，只有一小部分恒星涡度（$<10%$）与地壳耦合。这在我们的方法中是合理的，因为在地核和内地壳之间不存在正常物质层，正如现有的微观计算所表明的那样。尽…
2011-10-23 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
A Vortex Avalanche Model for Pulsar Glitches
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Sabancı University（萨贝里大学工程与自然科学学院）；School of Arts and Sciences, Qingdao Binhai University（青岛滨海学院文理学院）
提出二维涡旋雪崩模型，通过陷阱与自由通道解释脉冲星自转突变，定性匹配年轻脉冲星参数及幅度双峰分布。
2026-10-06 astro-ph.HE cond-mat.other cond-mat.supr-con
Constraint on the internal structure of a neutron star from Vela pulsar glitches
脉冲星的旋转速度极快，周期短至$1.4$毫秒，每年最多延迟几毫秒，因此提供了宇宙中最精确的时钟。然而，在一些恒星中已经发现了突然的旋转，比如标志性的船帆座脉冲星。脉冲星自转周期的这些突变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，最近发现中子超流体与地壳的耦合非常强，以至于它没有携带足够的角动量来解释船帆座的数据。我们探讨在何种程度上脉冲星定时观测可以调和考虑到缺乏知识的致密物质状态方程的标准毛刺理论。
2016-07-20 astro-ph.HE
Pulsar glitches in the presence of vortex traps
Ashoka University（阿肖卡大学）；Sabancı University（萨班哲大学）；Qingdao Binhai University（青岛滨海学院）
研究脉冲星自转突变，采用Barnes - Hut近似模拟大量涡旋，探究非均匀钉扎时的突变情况，发现成熟脉冲星突变上升交错，年轻到中年恒星的相关配置会使突变大小分布呈双峰性，且涡旋分布会自发产生宏观不均匀性。
2026-07-23 astro-ph.HE
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
Anti-glitches in accreting pulsars from superfluid vortex avalanches
\textit{Neutron Star Interior Composition Explorer}（NICER）飞行任务最近在吸积脉冲星NGC 300 ULX-1中发现了三个突然的自旋下降事件，称为“反故障”。与以前在减速磁星中检测到的抗干扰不同，这些是在加速脉冲星中记录的第一个抗干扰。一个标准的理论是，脉冲星自旋上升的故障是由集体解旋涡旋的雪崩引起的，这些涡旋将角动量从超流体内部转移到中子星的外壳。在这里，我们测试涡雪崩是否也与NGC 300 ULX-1中的反故障一致，角动量转移反向。我们进行$N$体模拟高达$5 \times 10^{3}$钉扎涡在两个维度的长期加速和减速容器。在这两种情况下，涡旋雪崩都经常发生，分别向内和向外传播。的影响，如大小和等待时间的统计，被认为是简要的。
2022-05-12 astro-ph.HE
Precession and glitches in the framework of three-component model of neutron star
假设中子星由地壳和两个核心组成，我们考虑脉冲星的自转。在这个简单的模型框架内，恒星可以表现出类似毛刺的事件和长周期的进动（周期为$1-10^{4}$年）。
2018-01-18 astro-ph.HE
A study of 315 glitches in the rotation of 102 pulsars
700多颗恒星的自转已经被位于Jodrell Bank的76米Lovell望远镜监测到。在这里，我们报告了对观测中故障的新搜索，揭示了63颗恒星旋转中的128个新故障。结合这些新的数据与那些已经公布的，我们提出了一个数据库，其中包含315个小故障在102个卫星。该数据库被用来研究脉冲星群体中的毛刺活动，发现它在特征年龄为τ_c ~ 1000万年的脉冲星中达到峰值，τ_c值越长，毛刺活动越小，τ_c > 2000万年的天体毛刺活动消失。在非常年轻的恒星中（τ_c <~ 1 kyr），毛刺活动也较小。毛刺的累积效应，即瞬时自旋上升事件的集合，起到降低恒星的常规长期自旋下降速率|nudot|的作用。对于自旋下降速率|nudot|在10^（-14）Hz/s和3.2*10^（-11）Hz/s之间的整流器，被毛刺活动逆转的|nudot|的百分比在0.5%和1.6%之间变化，在更高和更低的自旋下降速率下都降低到小于0.01%。这些比率被解释为产生毛刺的超流体的数量。在这种情况下，研究的最年轻的脉冲星，蟹状星云脉冲星的活动，可以解释为地壳内类似地震的活动。低自旋速率的脉冲星似乎大多表现出小故障，与其地壳超流体的减少很好地匹配。通过对毛刺大小的分析，发现PSR J 0537 -6910和船帆座脉冲星的特殊毛刺行为可能是大多数类船帆座脉冲星所共有的。这些物体的大部分毛刺都具有特征频率和频率导数跳跃，发…
2011-03-02 astro-ph.HE
An Anti-Glitch in a Magnetar
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。
2013-05-29 astro-ph.HE
Collective, glitch-like vortex motion in a neutron star with an annular pinning barrier
一般认为，当角动量突然从恒星内部转移到地壳时，大量的超流体涡旋集体脱离并重新旋转，中子星就会出现故障。一般来说，与地壳晶格中的原子核有关的钉扎势随半径的变化而变化。我们探索在这些条件下的涡动力学通过解决三维Gross-Pitaevskii方程在旋转，谐波陷阱与轴对称的“护城河”的更深的钉扎网站上，否则均匀，共旋转钉扎网格。护城河的设计类似于一个粗略的径向依赖钉扎分布在中子星地壳，虽然钉扎电位的值是不天体物理现实的，由于计算的限制。结果表明，涡流积累在护城河，诱导大的差异旋转，可以触发质量unpinning事件。它还表明，该系统的自我调整，这样的净涡流通量的系统是相同的，没有护城河，陷阱旋转下来，但毛刺是不太频繁，更大的护城河存在时。结果，产生一个理想化的系统，代表了第一步，包括分层钉扎在量子力学模型的中子星毛刺。
2019-05-08 astro-ph.HE
Structures of the Vela pulsar and the glitch crisis from the Brueckner theory
采用新近建立的基于现代微观Brueckner-Hartree-Fock计算的中子星外壳、内壳和核的统一处理方法，对船帆座脉冲星（PSR B 0833 -45，周期为$89.33$毫秒）的详细结构进行了预测。为了计算脉冲星质量从$1.0M_{\odot}$到$2.0M_{\odot}$的范围，我们计算了中心密度、核/壳半径、核/壳质量、核/壳厚度、转动惯量和壳转动惯量。其中，地壳转动惯量可以有效地从累积的毛刺观测中得到约束，这一点最近引起了很大的争论，被称为“毛刺危机”。也就是说，包含在地壳内部的超流中子，这被认为是标准的两个组件模型中的故障的起源，可以在很大程度上夹带在核晶格中，那么可能没有足够的超流中子（$\sim 4/5$小于以前的值），以触发大故障（$Δν/ν_0 \sim 10^{-6}$）在船帆座脉冲星。然后，我们提供了第一次分析的危机的基础上的微观基础上，面对的毛刺观测与理论计算的地壳转动惯量。我们发现，尽管最近有一些反对危机的论点，故障危机仍然存在，这意味着除了地壳超流中子，核心中子可能是必要的解释船帆座脉冲星的大故障。
2015-11-25 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Deformed crystals and torsional oscillations of neutron star crust
研究了中子星壳中形变库仑晶体的破裂应力，考虑了离子-离子相互作用的电子等离子体屏蔽，计算的破裂应力被拟合为电子屏蔽参数的函数。我们应用的结果分析在地壳中的非磁性恒星的扭转振荡模式。我们给出了这种振荡基频的精确解析表达式，并表明所有扭转振荡的频率对外中子星壳的存在不敏感。这些结果可用于中子星地壳中涉及变形库仑晶体的过程的理论模拟，如磁场演化、闪烁软γ射线中继器的地壳扭转或热弹性准周期振荡、脉冲星毛刺等。软γ射线中继器的结果的适用性进行了讨论。
2020-09-24 astro-ph.HE
New Molecular Dynamics Methods for Simulating Neutron Star Crusts with Superfluid Vortices
本文提出新的分子动力学方法研究中子星壳层与超流涡旋的相互作用，发现当钉扎力与库仑力相当时会出现晶格夹带新现象，为理解壳层弹性演化提供依据。
2025-07-06 astro-ph.HE cond-mat.other nucl-th
Neutron-superfluid vortices and proton-superconductor flux tubes: Development of a minimal model for pulsar glitches
本文构建了探究中子星中中子超流体涡旋与质子超导体磁通管耦合运动的最小理论模型，通过数值模拟揭示了两者相互作用及摩擦粘滑动力学导致外壳角动量突变，并证明该时间序列具有自组织临界性。
2024-10-15 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Vortex pinning and dynamics in the neutron star crust
Anderson和Itoh在1975年指出，超流涡旋与中子星外壳之间相互作用的本质是涡旋蠕动的核心，也是故障的原因，这一直是天体物理学中一个长期存在的问题。使用一种定性的新方法，我们遵循的动力学作为超流漩涡移动响应的存在下的“核”（核缺陷的地壳）。产生的运动垂直于力，类似于推动旋转的陀螺的运动。我们表明，原子核排斥在中子星地壳的涡旋，并作为一个函数的涡旋核分离的力的特征。
2016-12-01 astro-ph.HE astro-ph.SR cond-mat.supr-con
Glitches in neutron stars with magnetically decoupled core
磁解耦核模型是解决中子星长周期进动与超流涡钉扎不一致问题的一种较早的方法，而超流涡钉扎是大多数脉冲星毛刺理论的基础。假设钉扎发生在中子星核的区域，该区域被磁解耦，可以相对于地壳旋转。在目前的工作中，一些方面的毛刺自旋阶段的框架中所提出的模型进行了讨论。估计自旋的时间尺度与观测数据进行了比较。根据估计，蟹状星云脉冲星可能是一个磁去耦核区，而船帆座星云脉冲星的结果则更具争议。
2019-10-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Results of 15-Year Pulsar Timing of PSR J0007+7303 with Fermi-LAT
基于 Fermi-LAT 15年计时数据，研究识别 PSR J0007+7303 的9次自转突快并分析其无指数恢复、辐射稳定及地壳超流体惯量特征。
2025-07-24 astro-ph.HE
Pulsar spin-down: the glitch-dominated rotation of PSR J0537-6910
年轻、快速旋转的X射线脉冲星J0537 - 6910显示出极端的故障活动，每100天就会有大的自旋中断其减速旋转。我们提出了近13年的时间从这个脉冲星的数据，获得与{\it罗西X射线定时探测器}。我们发现了22个新的故障，并对完整数据跨度中检测到的所有45个故障进行了一致的分析。我们的研究结果证实了先前报道的毛刺自旋大小和下一个毛刺的时间之间的强相关性，这种关系到目前为止还没有在任何其他脉冲星中观察到。自旋演变主要受毛刺和毛刺后恢复的影响，毛刺以每年约3.5次的速度发生，毛刺后恢复在整个毛刺间间隔中占主导地位。这种独特的行为提供了宝贵的见解的物理故障。观测结果可以用一个多组分模型来解释，该模型解释了中子星地壳和内核中中子超流体的动力学。我们限制了导致自旋上升的部分的转动惯量，并忽略了差异旋转，限制了它与地壳的速度差。相反，它的快速下降之间的毛刺，自旋下降率增加了13年，我们发现长期制动指数$n_{\rm l}=-1.22(4)$，唯一的负制动指数看到一个年轻的脉冲星。我们简要地讨论了这一结果的合理解释，这是在形成鲜明对比的脉冲星自旋下降的标准模型的预测。
2017-09-18 astro-ph.HE
Anti-glitch induced by collision of a solid body with the magnetar 1E 2259+586
在中子星中经常观察到闪变。在此之前，这些小故障毫无例外地表现为突然的自旋上升，可以解释为由于角动量从内部超流成分到外部固体地壳的脉冲转移。或者，这种自旋故障也可能是由于大规模的地壳破裂事件。然而，最近有报道称磁星1E 2259+586出现了前所未有的抗毛刺。在这种情况下，磁星显然表现出突然的自旋下降，强烈挑战了以前的故障理论。在这里，我们表明，反毛刺可以很好地解释了一个小的固体与磁星的碰撞。入侵者的质量约为$1.1 \times 10^{21}$ g。它的轨道角动量被假定为与自旋磁星的角动量反平行，因此突然的自旋下降可以自然地解释。观测到的硬X射线爆发和衰减的软X射线发射与抗毛刺也可以合理地解释。我们的研究表明，由于小天体和中子星之间的碰撞，应该存在一种完全不同类型的故障，并且以前可能已经观察到了。这也为研究中子星俘获事件提供了一条新的途径：通过对中子星的精确定时观测。
2014-01-29 astro-ph.HE
Superfluid Angular Momentum Reservoir Effect in Pulsar Glitches and Crab Pulsar Glitch Time Prediction
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Central China Normal University（华中师范大学）；Qingdao Binhai University（青岛滨海学院）
通过聚类分析蟹状脉冲星近50年的计时数据，发现自转突变事件在时间上呈现约3.5年和7年的规律性，且聚类大小与历史等待时间强相关，表明自转突变是时间耦合、历史依赖的集体事件。
2026-06-19 astro-ph.HE
Glitching pulsars as gravitational wave sources
本文回顾了将脉冲星自转加速事件与引力波发射联系起来的理论模型，探讨了短时爆发与长时信号，并阐明了引力波探测对揭示glitch机制及高密度物质行为的意义。
2024-01-08 astro-ph.HE gr-qc
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
Self-gravitating Superfluids: The Gross-Pitaevskii-Poisson Framework
TU/e Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）
本文提出了一种基于格鲁斯-皮塔耶夫斯基-泊松方程的框架，用于研究自引力超流体系统，包括中子星、脉冲星及其突变现象，并考虑了超流体和超导体中的涡流与磁通管。
2025-12-12 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
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
The effect of realistic equations of state and general relativity on the "snowplow" model for pulsar glitches
观察到许多闪烁体出现“毛刺”，即在它们的旋转频率$ν$中显示出突然的跳跃，其中一些跳跃可以与称为巨大毛刺的闪烁体的子集中的$Δν/ν\approx 10^{-6}-10^{-5}$一样大。最近Pizzochero（2011）已经表明，基于地壳中钉扎力和恒星角动量转移的实际值的分析模型可以描述巨大毛刺的平均特性，例如毛刺间等待时间，频率阶跃和频率导数。在本文中，我们扩展的模型（最初开发的牛顿引力和多方状态方程），以现实的背景下，通过整合恒星结构的相对论方程，并使用物理激励的状态方程来描述物质的中子星。我们发现，这种更详细的治疗仍然再现了船帆座脉冲星的巨大故障的主要特征，并允许我们设置约束的状态方程。特别是，我们发现，更严格的状态方程是有利的，这是不可能的船帆座脉冲星有一个高质量（大于$M\approx 1.5 M_\odot$）。
2012-05-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
Glitches in four gamma-ray pulsars and inferences on the neutron star structure
我们从伽玛射线天体PSR J 0835 $-$ 4510（船帆座）、PSR J1023 $-$ 5746、PSR J2111 $+$ 4606和PSR J2229 $+$ 6114的费米-LAT观测中给出了时间解。每颗脉冲星的数据范围都超过十年。从数据分析中，我们总共发现了20个小故障，其中11个是新发现的。其中，15个故障是与$Δν/ν\gtrsim10^{-6}$的大故障。PSR J1023 $-$ 5746是在所考虑的数据跨度中最活跃的脉冲星，其毛刺活动参数为$A_{\rm g}=14.5\times10^{-7}$ \yr ~，并且应该是在未来观测中频繁毛刺的船帆座类星体的目标。我们用$Δν/ν\gtrsim10^{-7}$在涡蠕动模型的框架内对16个故障进行了拟合。通过对这些毛刺的理论分析，我们可以获得有关中子星结构的重要信息，包括毛刺中超流区的转动惯量和各恒星组分之间的耦合时标。从前一个的参数的下一个毛刺的时间的理论预测被发现是在定性协议与所观察到的干扰时间尺度所考虑的样品。地壳超流的再耦合时间尺度在理论预期的范围内，并且与脉冲星的自旋下降速率成反比。我们还确定了PSR J2229 $+$ 6114在去除毛刺引起的贡献后的制动指数n=2.63（30）。
2022-02-01 astro-ph.HE
Microscopic Calculations of Vortex-Nucleus Interaction in the Neutron Star Crust
我们在全微观含时三维方法中研究了中子超流体中量子化涡旋和核杂质的动力学。量子化涡旋和核杂质之间的力的大小，甚至是符号，在过去的40多年里一直是一个争论的问题。我们确定，旋涡和杂质排斥在中子密度，0.014 fm $^{-3}$和0.031 fm $^{-3}$，这是相关的中子星地壳和故障的起源，而以前的计算得出的结论是，力改变这两个密度之间的符号和预测的矛盾的迹象。力的大小随中子超流体密度的增加而增加，而对隙的大小在此密度范围内减小。
2016-09-11 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas cond-mat.supr-con
Investigation of gamma-ray variability and glitches of PSR J1420-6048
PSR J1420-6048是一颗年轻的伽马射线脉冲星，具有周期性的毛刺。利用费米伽马射线太空望远镜获得的长期监测数据，我们发现PSR J1420-6048显示了伽马射线通量的变化，我们还在2008年至2019年期间检测到了四次故障。其中两个故障是以前未知的，它们的伽马射线光谱也显示了每个故障之间的变化。由于结果可能被污染的背景源，我们讨论了所观察到的流量和光谱的变化是由人为的错误分配的光子从附近的脉冲星风星云（HESS J1420-607）和脉冲星（PSR J1418-6058），或从目标脉冲星本身的发射几何形状的变化。我们研究的相关性的磁通量的变化和交替脉冲结构，以调查是否在外磁层的发射几何形状发生变化。在假设这些观测特征不完全由背景环境引起的前提下，我们将我们的结果与其他γ射线源观测到的类似现象进行了比较，并提出强烈的地壳破裂可以引起中子星的时间异常，它可以影响粒子的加速或对产生区域，从而导致发射行为的改变。
2021-03-15 astro-ph.HE
On the connection between radiative outbursts and timing irregularities in magnetars
磁星是强磁化的类星体，它们偶尔会出现剧烈的辐射爆发。它们还经常表现出自旋频率突然变化的毛刺。人们发现，一些小故障与爆发有关，但它们之间的联系仍不清楚。我们提出了一个系统的研究，以确定它们之间可能的相关性。我们发现磁星的毛刺大小可能呈双峰分布，与类似Vela的周期性毛刺的分布不同，但与正常脉冲星的高端一致。故障可能是爆发的必要条件，但不是充分条件，因为只有30%的故障与爆发有关。在爆发的情况下，毛刺往往会引起更大的频率变化相比，那些不相关的。我们认为，一个更大的故障是更有可能触发的爆发机制，无论是通过重新配置的磁层或变形的地壳。对磁星进行更频繁和更深入的监测是进一步调查其联系所必需的。
2019-03-23 astro-ph.HE
Vortex Pinning in Neutron Stars, Slip-stick Dynamics, and the Origin of Spin Glitches
我们用三维动力学模拟研究了中子星内壳中超流涡旋的钉扎和去钉扎。强钉扎发生在理想化的体心立方晶格的某些晶格取向上，并且通常发生在无定形或不纯的核晶格中。单位长度的钉扎力是$\sim 10^{16}$ dyn cm $^{-1}$（对于排斥的涡旋-核相互作用）和$\sim 10^{17}$ dyn cm $^{-1}$（对于吸引的相互作用）。钉扎力足够强，可以解释观察到的自旋跳跃（毛刺）。强迫通过晶格的涡移动与滑粘字符的超流速度的范围内，涡可以在一个冷的，钉扎状态或热的unpinned状态，强烈激发的开尔文波的涡。涡旋运动的这种双态性质为大规模涡旋运动奠定了基础，从而产生了可观察到的自旋故障。我们认为，旋涡阵列很可能成为纠缠的结果，反复unpinnings和repinnings。我们推测，在故障期间，开尔文波激发沿着平均超流涡度的方向迅速传播，在垂直于它的方向上传播较慢，类似于各向异性爆燃。
2022-08-24 astro-ph.HE cond-mat.other cond-mat.quant-gas
A Series of (Net) Spin-down Glitches in PSR J1522-5735: Insights from the Vortex Creep and Vortex Bending Models
本研究通过分析费米-LAT 15.4年的观测数据，发现γ射线脉冲星PSR J1522-5735存在罕见的多次净自转减慢跃变，结合涡旋蠕变与弯曲模型解释了其物理机制，揭示小型自转减慢跃变不会影响脉冲星磁层。
2024-12-11 astro-ph.HE
Structure and composition of inner crust of neutron stars from Gogny interactions
详细了解中子星的内壳性质对于解释不同的现象，如脉冲星故障或中子星合并中{ \it r-过程}位置的可能性可能是重要的。在文献中已经表明，像壳层修正或配对这样的量子效应可能在确定中子星内壳的组成中起着相关的作用。本文利用有限程Gogny相互作用构造了内地壳的物态方程，其中平均场和对场都是用同一相互作用计算的。我们已经使用了半经典变分Wigner-Kirkwood方法以及壳和配对修正计算Strutinsky积分方法和BCS近似，分别。我们的结果进行了比较与一些流行的模型从文献中。我们报告了一个统一的状态方程的内壳和核心计算的D1 M * Gogny力，这是专门制作的天体物理计算。
2020-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
On the pulsar spin frequency derivatives and the glitch activity
近年来，被称为脉冲星故障的射电望远镜突然旋转的数量有所增加。虽然还没有达成共识的实际原因的现象，地壳上的电磁制动扭矩量化通过大小的脉冲星自旋频率的一阶导数，$ \dotν $是一个关键因素的机制，提出了对所涉及的基本原则的理解。干扰大小被用来确定一个数量，用来限制脉冲星自旋频率$ (ν) $每年由于称为“干扰活动”的干扰而可能发生的平均变化。传统上，毛刺活动参数$ A_{g} $是根据脉冲星在某个观测时间跨度内的累积毛刺大小计算的。在这项分析中，我们测试的可能性量化的$ A_{g} $与主自旋频率的衍生物（即$ \dotν $和$\ddotν $）。在这种方法中，频率导数的比率，即$ |\ddotν|/\dotν^{2} $，被认为是约束无线电收发器中的毛刺活动。毛刺大小被发现是独立的比率的幅度，然而，基于记录的毛刺事件，较低端的$ |\ddotν|/\dotν^{2} $分布似乎有更多的毛刺。在多个雷达的集合中的最小毛刺间时间间隔与比率成比例为$t_{g} \sim 3.35(|\ddotν|/\dotν^{2})^{0.23} $。在这个分析中量化的$ A_{g} $支持中子星内部地壳超流体是在故障期间转移的动量的储存器的想法。这表明内壳的转动惯量至多为整个中子星转动惯量的10%。
2022-02-26 astro-ph.HE
Effects of pairing gap and band gap on superfluid density in the inner crust of neutron stars
本研究通过统一模型比较不同近似方法，发现中子星内壳层中配对能隙与能带能隙需同等对待，HF-BCS近似会显著低估超流密度，其适用性存疑。
2022-08-23 astro-ph.HE cond-mat.quant-gas nucl-th
Glitch Behavior of Pulsars and Contribution from Neutron Star Crust
脉冲星是高度磁化的旋转中子星，具有非常稳定的旋转速度。尽管脉冲星的自转速率是稳定的，但许多脉冲星的自转速率会发生突变，这种突变被称为脉冲星毛刺。毛刺现象被认为是中子星地壳区域内中子物质超流性的表现。相对于稳定的旋转频率，这种旋转速率的快速变化的幅度可以量化地壳区域的转动惯量对恒星总的转动惯量的影响，称为部分转动惯量（FMI）。本文在相对论平均场框架下，利用六个不同的代表性统一状态方程，计算了不同质量恒星的FMI。我们已经进行了一个逐事件的比较，从数据得到的FMI与理论计算值，考虑和不考虑卷吸效应。结果发现，较大的毛刺不能解释地壳FMI单独，即使没有夹带。
2018-08-29 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Exploring Superfluid Angular Momentum Reservoir Effect on Pulsar Glitches and Forecasting Next Glitches of the Crab Pulsar
通过聚类分析发现蟹状脉冲星的小自转突变存在准周期调制，并基于角动量储库效应预测了2025-2026年的自转突变窗口，提出部分释放机制统一解释随机与准周期行为。
2026-06-19 astro-ph.HE
Estimating magnetar radii with an empirical meta-model
在中子星中，例如在磁星中，强磁场的存在可能显著地影响它们的壳核转变性质和壳的大小。这一知识对于正确解释涉及磁星的天体物理现象至关重要，例如观测到的旋转频率、冷却、爆发和可能的潮汐极化率中的故障。最近开发的元建模技术允许探索密度泛函理论状态方程计算的模型依赖性。在这项工作中，我们扩展了这个元模型来研究强磁场对中子星物质的旋节线不稳定性和相关的壳核性质的影响。对中子星结构进行了Tolman-Oppenheimer-Volkov和完全自洽的数值计算，结果在强磁场下有定量的不同。
2018-12-14 astro-ph.HE nucl-th
Moment of inertia of neutron star crust in alternative and modified theories of gravity
年轻恒星的毛刺活动是由地壳和恒星内部的角动量交换引起的。最近，有人推断，中子星地壳的转动惯量不足以解释观测到的故障。爱因斯坦的广义相对论在描述中子星的流体静力平衡时假定了这样的估计。这颗中子星的地壳的时空曲率比太阳系测试中探测到的要大14个数量级。这使得重力成为地壳相关过程中最弱的约束物理输入。在标量-张量引力理论和非微扰$f({\cal R})={\cal R}+ a {\cal R}^2$引力理论下，我们计算了地壳与中子星总转动惯量的比值。对于前者，我们发现壳核的转动惯量比与广义相对论中的推论相比没有显著变化。对于后者，我们发现，该比例显着增加，从什么是在广义相对论的情况下，大质量的物体推断。我们的研究结果表明，毛刺活动的卫星可以用来探测重力模型，虽然重力模型在这项工作中探索的是不合适的候选人。
2016-08-01 astro-ph.HE gr-qc
Properties of the neutron star crust informed by nuclear structure data
Université de Caen Normandie（卡昂诺曼底大学）；Università degli Studi di Milano（米兰大学）；INFN, Sezione di Milano（意大利国家核物理研究所米兰分部）
本文通过贝叶斯分析，基于多种Skyrme函数，研究中子星物态方程，首次统一了内壳层的Thomas-Fermi方法，并探讨了中子星观测参数与物态方程的关系。
2026-04-14 astro-ph.HE nucl-th
Gyromagnetic Angular Momentum Interconversion in Neutron Stars
本文提出中子星壳层与核心通过旋磁效应交换角动量的新机制，用扩展流体力学揭示宏观壳层动力学可驱动核心中子自旋极化，并为（反）周期跃变提供新解释。
2025-03-11 astro-ph.HE
On the effect of the variation of velocity fields in pulsars
本文研究脉冲星速度场变化对磁场的影响，指出磁偶极场会因此产生多极分量，并以射电脉冲火花频率增加为标志，统一解释多类观测现象。
2023-05-11 astro-ph.HE
Superfluid fraction in the crystalline crust of a neutron star: role of BCS pairing
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）
研究中子星内核晶态外壳中超流分数的形成机制，通过自洽时依赖HFB理论分析BCS配对对超流分数的影响，发现超流分数对配对能隙不敏感，且在内核中间区域仅有8%的自由中子参与超流。
2025-03-29 astro-ph.HE nucl-th
The 2016 Vela glitch: a key to neutron star internal structure and dynamics
对2016年船帆座故障及其弛豫的高分辨率脉冲对脉冲观测提供了一个机会，以前所未有的细节探测中子星的内部结构和动力学。我们使用这个小故障的观察来推断超流特性的框架内的涡蠕动模型。12.6秒的毛刺上升时间限制对地壳超流体和观测到的地壳之间的角动量交换施加了严格的限制。与观测到的旋转速率的过度加速度相比，后毛刺平衡值，这区分地壳超流地壳晶格和核心超流地壳正常物质耦合的时间尺度。一个明显的下降，在地壳旋转速率之前的毛刺是一致的形成一个新的涡旋陷阱区，启动大规模的涡旋unpinning雪崩。地壳破裂地震形成的涡旋陷阱引起磁层的短暂变化。长期的故障后自旋下降速率演变揭示了参与故障的超流体层的惯性矩和重新耦合时间尺度，并导致对下一个故障的时间估计，该时间与2016年和2019年故障之间的时间间隔一致。我们的结果是一致的超流体中的有效中子和质子质量的理论估计。我们还限制的涡流线通量管钉扎能量为2兆电子伏每交叉。
2020-07-07 astro-ph.HE
Using Neutron Star Observations to Determine Crust Thicknesses, Moments of Inertia, and Tidal Deformabilities
我们进行了系统的评估模型的状态方程（EOS）的致密物质的背景下，最近的中子星质量和半径的测量，以获得一个广泛的图片的中子星的结构。我们证明，目前可用的中子星质量和半径的测量提供了很强的约束惯性矩，潮汐变形，地壳厚度。PSR J 0737 - 3039 A的转动惯量测量值误差为10%，且没有来自观察结果的任何其他信息，这将把密度范围内的EOS限制在50% $-$ 60%以内。我们发现潮汐变形0.6和$6\times 10^{36}$克厘米$^{2}$的$^{2}$（95%的置信度）之间的$M=1.4~\mathrm{M}_{\odot}$，和任何测量，约束这个范围将提供一个重要的约束致密物质。地壳部分的惯性矩可以高达10%的$M=1.4~\mathrm{M}_{\odot}$允许地壳有足够大的转动惯量水库解释故障船帆座脉冲星，即使有大量的超流夹带。最后，由于状态方程的不确定性，对于一个固定的质量和半径，地壳的厚度至少有40%的变化，这意味着未来对被吸积加热的中子星地壳冷却的模拟将需要考虑这种变化。
2015-01-25 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
