Magnetar giant flare oscillations and the nuclear symmetry energy
如果磁星耀斑中观测到的准周期振荡部分局限于地壳，那么振荡频率是中子星地壳核物理的独特探针。我们研究磁星的地壳振荡，包括有限阿尔芬速度的修正。我们的地壳模型使用了一个新的核质量公式，预测核质量的精度非常接近的有限范围液滴模型。平衡核的质量模型还包括壳修正和更新的中子滴线。我们扰动我们的地壳模型来预测轴向地壳模式，并将它们分配给从软伽马射线中继器SGR 1806-20观测到的巨耀斑准周期振荡频率。我们发现磁星地壳，匹配观测各种磁场强度，夹带内地壳中的自由中子气体，和壳核过渡密度。我们发现，观测结果可以调和的对称性能量斜率参数，L的较小值，如果有一个显着量的夹带的中子的超流体，或者如果壳核过渡密度是大的。我们还发现了中子星的质量和半径，这与核实验中已知的低密度物质的预期是一致的。用无场模式匹配观测，得到M = 1.35Msun，R = 11.9km的近似值。利用SGR 1806-20（B=2.4x10^15 G）的表面偶极场模型匹配观测，我们得到了M = 1.25 Msun和R = 12.4 km的近似值。
2014-08-02 astro-ph.HE nucl-th
Magnetic Field-Decay-Induced Electron Captures: a Strong Heat Source in Magnetar Crusts
我们提出了一种新的加热机制在磁星壳。磁星的地壳磁场比它们的表面磁场强得多;因此，磁压部分地支撑着地壳对抗重力。随着磁场的衰减，地壳失去了磁压的支持，必须通过增加电子简并压力来补偿;伴随的电子费米能的增加会引起非平衡的放热电子捕获。通过场衰变电子捕获释放的总热量与地壳中的总磁能相当。因此，场衰减电子捕获是一个重要的，如果不是主要的，驱动磁星的软X射线发射的机制。
2009-12-03 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Magnetar QPOs and neutron star crust elasticity
本文利用星震学方法，通过识别磁星耀斑中的准周期振荡为扭转振荡，约束核饱和参数，并探讨剪切模和界面模对中子星性质的依赖，为天体物理与核物理提供互补理解。
2024-05-20 astro-ph.HE nucl-th
Internal constitution of the outer crust of non-accreted neutron stars and magnetars
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Brussels Laboratory of the Universe（宇宙布鲁塞尔实验室）
开发了magcrust程序，快速计算冷非吸积磁星在1e13-1e16 G磁场范围内的外壳组成，精度在百分之几内，计算速度提升1e3-1e7倍。
2026-06-08 astro-ph.HE nucl-th
Magnetised Neutron Star Crusts and Torsional Shear Modes of Magnetars
讨论了强磁场中中子星的外壳和内壳。在这里，我们证明了朗道量子化的电子上的物质的基态性质的外壳和内壳在磁星。这种效应导致强磁场中的电子数密度相对于零场情况的增强。对于外地壳，我们采用Baym-Pethick-Sutherland磁模型，得到了核序列和状态方程。本文用磁-费米模型研究了强磁场作用下内地壳核的性质。在这种情况下，假设核物质的两相--液体和气体共存。强磁场通过电荷中性对Wigner-Seitz盒中质子数密度产生影响。我们使用不同参数化的Skyrme核子-核子相互作用进行计算。在强磁场的存在下，我们发现内地壳中的原子核的质量和原子序数都比零场情况下的大。此外，我们调查扭转剪切模式频率使用磁化中子星地壳的结果，并与观测比较。
2012-12-21 astro-ph.HE nucl-th
Magnetar Crusts: Matter at $10^{15}$ Gauss
本文发现，在磁星$B \sim 10^{14-15}$ G的高极性磁场下，其最外层的地壳（$ρ< 10^7$ gm/cc）沿磁场方向可以成为横向绝缘体和晶体。地壳的横向电导率与极磁场的平方成反比（如$1/B^2$）。在这些高磁场下，与极磁场相关的横向地壳电流可以通过欧姆定律更有效地消散。
2019-05-26 astro-ph.HE
Origin of magnetar-scale crustal field in PSR J1852+0040 and "frozen" magnetars
讨论了Kes 79超新星遗迹中的一颗中子星PSR J1852+0040--中心致密天体（CCO）中强地壳磁场的起源。考虑到其相对较长的现代自旋周期，我们得出结论，该领域不能通过发电机机制产生。如果这颗中子星确实是一颗磁星，其磁场在一次强回落事件中被淹没，那么它就反对磁星中的发电机场起源。除此之外，Kes 79不是正常磁星的近亲。发现一颗具有毫秒周期和强地壳场的反磁星，例如，由于大脉冲分数，将是发电机场起源的证据。这种源的存在与目前中子星统一的标准图象是一致的。然而，具有淹没场的磁星的比例可能很小--占CCO总数的百分之几。
2013-07-11 astro-ph.HE
Role of strongly magnetized crusts in torsional shear modes of magnetars
我们研究了磁化地壳对磁星扭转剪切模式振荡的影响。在这种情况下，我们采用磁化地壳的基态属性的影响朗道量子化的电子。磁化地壳的剪切模量在强磁场$\geq 10^{17}$ G.虽然我们没有发现任何明显的变化的基本扭转剪切模式的频率，第一泛音的频率显着的影响，在强磁场。此外，与磁化地壳计算的扭转剪切模式的频率与观察到的准周期振荡的频率是很好的协议。
2012-07-13 astro-ph.HE
Role of nuclear physics in oscillations of magnetars
强磁场对磁星的地壳性质有重要影响。在这里，我们研究磁星的磁弹性振荡，考虑到强磁场对地壳成分（磁化地壳）的影响。我们计算全球磁弹性（GME）模式以及模式局限于地壳（CME）。地壳的组成直接影响其剪切模量，我们使用三种不同的核子-核子相互作用计算：SLy4，SkM和Sk272。在强磁场$\geq 10^{17}$ G中，所有Skyrme相互作用的地壳剪切模量都增强。无论有无磁场存在，SLy 4相互作用的地壳剪切模量都远高于SkM和Sk272相互作用的地壳剪切模量。虽然我们没有发现有和没有磁化结壳的GME和CME基模的频率有任何明显的变化，但CME模的第一泛音频率在强磁场$\geq 10^{17}$ G中受到显著影响。然而，在GME模式的第一泛音的频率中没有观察到该特征。与先前的研究一样，还注意到，当磁场达到临界场（$B > 4 \times 10^{15}$ G）时，结壳对两种类型的动力弹性模式频率的影响消失。GME和CME模式的频率计算磁化地壳的基础上所有三个核子-核子相互作用，恒星模型和磁场，与观测到的准周期振荡（QPOS）在SGR 1806 - 20和SGR 1900 + 14的频率进行了比较。在早期的研究中，这种比较表明，GME模式是必不可少的解释所有的频率CME模式只能解释较高的频率。
2016-08-03 astro-ph.HE nucl-th
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
Rapid rotational crust-core relaxation in magnetars
如果磁星内部的$B$ -场超过$10^{15}$ ~G，它将通过感应破坏库珀对相干性的反磁电流来解除恒星核心中质子超导体的配对。然后，这些非超导区域中的$P$波中子超流体将通过强（核力）将质子从中子涡旋核心中限制的准粒子散射而耦合到恒星等离子体。与这种相互作用相关的动力学时间尺度从壳核界面的几分钟到深核的几秒钟。我们表明，（a）快速壳核耦合是不兼容的振荡模型的磁星，完全解耦的核心超流从地壳和（b）磁星进动阻尼的耦合正常流体的超流核心，如果观察到，需要被迫或不断激发地震活动。
2016-01-31 astro-ph.HE
On the rate of crustal failures in young magnetars
磁星的活动是由其强烈和动态的磁场驱动的，并被认为是河外快速射电暴的触发器。在这里，我们估计在年轻的磁星地壳故障的频率，通过计算详细的磁热模拟，包括霍尔漂移和欧姆耗散的磁应力。最初的内部拓扑结构在出生时知之甚少，但可能比偶极子复杂得多。因此，我们探索了广泛的初始配置，发现预期的地壳故障率的数量级取决于初始的磁配置。我们的研究结果表明，这一速率的尺度与地壳的磁能，而不是与经常使用的表面值的偶极分量相关的自旋扭矩。对于给定的偶极分量，估计的地壳故障频率可以在不同的初始条件下按数量级变化，这取决于有多少磁能分布在地壳非偶极分量中，可能在新生磁星中占主导地位。通过更好地处理地核中的磁演化和地壳的弹性/塑性响应，可以提高预期事件率的定量可靠性，这里不包括在内。尽管如此，我们的研究结果是有用的投入，在模拟年轻的银河系磁星的爆发率，以及它们与我们和其他星系的快速射电暴的关系。
2020-10-01 astro-ph.HE
Magnetic field configurations of a magnetar throughout its interior and exterior -- core, crust and magnetosphere
我们利用一个实际的状态方程得到了磁星内外的磁场组态，包括极向和环向分量。将磁化星划分为磁流体平衡核、霍尔平衡壳和扭曲无力磁层。我们系统地，同时计算这些区域在各种边界条件下使用格林函数松弛方法，并注意到这些数值结果的以下有趣的特点。首先，地核磁场的强度和结构影响地壳磁场。其次，核壳界面上的电流片影响内部和外部磁场配置。第三，扭曲的磁层在磁层中形成了磁场线的交叉点，如X点几何。X点几何的出现和消失取决于磁层中扭曲场的强度或核壳边界条件。我们的结果表明，霍尔磁流体动力学长期演化和磁层动力学演化都受到另一个区域的条件和磁星的核壳应力的深刻影响。
2015-09-30 astro-ph.HE
Magnetars oscillations in the presence of a crust
本文研究了中子星在强磁场作用下的轴对称扰动，考虑了流体核与固体壳的耦合振荡。我们恢复离散振荡的基础上，主要是在地壳和连续的核心。我们还证实了在两个连续体之间的间隙中存在“离散阿尔文模式”（参见Van Hooven& Levin（2011）），此外，我们还可以在连续体内部解决其中一些模式。我们的结果可以解释SGR 1806-20和SGR 1900+14中观测到的低和高准周期振荡（QPO），并对这两颗磁星的质量、半径和地壳厚度提出了约束。
2011-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Thermoplastic waves in magnetars
磁星活动是由中子星表面的剪切运动产生的，这种剪切运动释放了内部的磁应力。用地震和断层来类比是有问题的，因为地壳被强磁场所渗透，这极大地限制了地壳的位移。我们描述了一种新的变形机制，这是特定于强磁化中子星。由于热塑性塑料的不稳定性，受到磁应力的地壳开始移动，从而发射出剪切地壳并燃烧其磁能的波。传播波阵面类似于燃烧物理学中的爆燃阵面。我们描述的不稳定性，前结构和速度的条件，并讨论所观察到的磁星活动的影响。
2014-08-12 astro-ph.HE
Three-Dimensional Numerical Simulations of Magnetar Crust Quakes
University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
磁星地壳地震通过三维模拟揭示了高频磁弹性波的传播特性及磁层辐射调制机制，为理解磁星爆发和快速射电暴触发机制提供新视角。
2026-01-19 astro-ph.HE
Magnetar field evolution and crustal plasticity
磁星的活动被认为是由巨大的磁能库提供动力的。我们描绘了一幅演化的图景，其中磁星内部场的演化产生了一个扭曲的日冕，能量可能会在一个巨大的耀斑中突然释放，或者通过较小的爆发和持续的发射逐渐释放。鉴于磁星的年龄和巨大耀斑的能量，我们认为它们的演化是由一种新的机制驱动的：由于地壳中持续的塑性流动导致的磁通量传输/衰减，这将使通常的假设失效，即地壳晶格是静态的，只在霍尔漂移和欧姆衰减下演化。我们估计所需的磁场强度诱导塑性流动作为地壳深度的函数，和塑性相的粘度。恒星的超导核心也可能在磁星场演化中扮演角色，这取决于恒星的自旋历史以及旋转涡旋和磁通管如何相互作用。
2016-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
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
A new crystalline phase in magnetar crusts
我们发现，在低密度和高磁场相关的磁星外壳的离子形成一个新的结晶相，其中离子强耦合沿磁场和松散耦合的横向方向。其根本原因是在强量子化磁场存在下电子对库仑力的各向异性屏蔽，这导致离子-离子势的弗里德尔振荡。特别是，在磁场的方向上的弗里德尔振荡的范围要远大于在没有磁场的情况下的范围，这是在以前的研究中被忽略的一个因素。这些“弗里德尔晶体”具有非常各向异性的弹性模量，可能对磁星在其巨大耀斑期间的X射线通量中看到的准周期振荡产生有趣的影响。我们发现，考虑到这些各向异性效应的离子的最小能量配置，并发现，根据密度，温度和磁场强度，不同的晶格结构（面心立方，六方晶系或体心立方取向在不同的方式相对于磁场）的青睐。
2013-12-02 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Magnetar heating
我们研究了四个候选机制，可以解释磁星的高表面温度。(1)来自液核的热通量被双极扩散加热。如果在温度为$T_{core}>6\times 10^8$ K时，核心加热抵消中微子冷却，则它可以维持观测到的表面光度$L_s\approx 10^{35}$ erg/s。如果核心磁场超过$10^{16}$ G，并且磁星的热覆盖层具有轻元素成分，则这种情况是可行的。然而，我们发现，这样一个热的核心的寿命应该是短于典型的观察到的磁星的寿命。(2)固体地壳中的机械耗散。这种加热可以是准稳定的，由逐渐（或频繁）的地壳屈服于磁应力提供动力。我们证明了它服从一个强上限。只要地壳应力是由地核中的场演化或地壳中的霍尔漂移产生的，机械加热就不足以维持持续的$L_s\approx 10^{35}$ erg/s。在另一种由外部磁层耀斑触发的机械变形的情况下，表面光度增加。(3)地壳、体积或电流片中的欧姆耗散。由于地壳的高传导性，这种机制效率不高。只有地壳磁场$B>10^{16}$ G在100米尺度上变化的极端磁场配置才能提供$L_s\approx 10^{35}$ erg/s。(4)在磁层中加速的粒子对恒星表面的轰击。这种机制在磁星上产生热点。对瞬变磁星的观测显示了外部加热的证据。
2016-09-05 astro-ph.HE
Deep crustal heating for realistic compositions of thermonuclear ashes
与外生核反应有关的地壳深部加热被认为是描述吸积中子星热演化的重要参数。在本文中，我们提出了第一个理论上一致的计算地壳加热的实际成分的热核灰烬。与以往的研究传统的方法的基础上，我们占中子流体静力学/扩散（nHD）的平衡条件所施加的超流性中子在一个主要部分的内地壳和快速扩散的其余部分的内地壳。我们应用一个简化的反应网络模型的核演化的各种多组分热核燃烧灰烬（超爆，KEPLER，和极端rp过程的灰烬）在外壳和计算的深部地壳加热能量释放Q，参数化的压力在外部-内部地壳界面，P_{oi}。使用一般的热力学参数，我们设定了Q的下限，Q>0.13-0.2 MeV/重子（实际值取决于灰的组成和所采用的质量模型）。
2021-08-20 astro-ph.HE nucl-th
Fast Radio Bursts as crustal dynamical events induced by magnetic field evolution in young magnetars
在这项工作中，我们重新审视一个模型，重复快速射电暴的基础上释放的能量引起的磁场动态影响磁星的地壳。我们解决了这样一个模型的基本问题，通过近似求解扰动的传播，并量化能量和磁层中所谓的{ \it电荷饥饿}区域中的电荷束的辐射。SGR 1935+2154（几乎）同时发射的新探测到的X射线暂时与传播背后的重连有关。的强度的$f$模式的引力辐射激发的事件是量化的，和更详细的研究的非线性（尖峰）孤子的解决方案建议。
2021-09-21 astro-ph.HE
Young magnetars with fracturing crusts as fast radio burst repeaters
快速射电暴是起源于河外的毫秒级射电脉冲。最近的一项统计分析发现，重复源FRB 121102的爆发能量遵循幂律，其指数与古腾堡-里克特地震定律惊人地一致。这暗示重复爆发体可能是经历剧烈构造活动的致密物体。对于年轻的磁星，拥有地壳磁场，这是既强（$B \gtrsim 10^{15}$ G）和高度多极，霍尔漂移可以煽动显着的领域重组，即使在$\lesssim$世纪长的时间尺度。这种重新配置在恒星的外层产生了磁应力区，其强度可能足以促进频繁的地壳故障。在本文中，假设一个地震的情况下，我们展示了如何地壳场的演变，这决定了由此产生的裂缝的几何形状，可以绑定到爆裂性能。高度各向异性应力产生的多极场的快速演变，这意味着小，局部裂纹可以偶尔发生在整个地壳在霍尔演化。这些浅裂缝中的每一个都可能释放能量爆发，其量级与重复源FRB 121102和FRB 180814.J0422+73中所见的一致。
2019-08-19 astro-ph.HE
Crustal Quakes Spark Magnetospheric Blasts: Imprints of Realistic Magnetar Crust Oscillations on the Fast Radio Burst Signal
本文将磁星地壳的磁弹性动力学模拟与磁层的三维相对论电动力学模拟结合，揭示地壳振荡触发磁层波并引发多种非线性现象，为快速射电暴机制提供约束。
2025-08-25 astro-ph.HE
Spectral Evidence of Heavy Nuclei from the Neutron Star Crust in Magnetar Bursts
Central China Normal University（华中师范大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过分析磁星爆发的X射线光谱，研究发现光谱特征支持重核参与其中，为中子星 crust 的成分和发射火球的位置提供了新的观测约束。
2026-08-03 astro-ph.HE
Magnetic field evolution in magnetar crusts through three dimensional simulations
目前的磁星模型需要极强的磁场来解释观测到的静止和爆发发射，这意味着恒星外壳内的磁场强度比从自旋下降测量中推断的偶极子分量大几个数量级。这对原中子星产生磁场的理论提出了严峻的挑战。在这里，我们提出了详细的模拟演化的磁场在地壳的中子星通过3-D模拟。我们发现，在全球尺度的极向和环向磁分量之间的能量均分的合理情况下，磁不稳定性将能量转移到非轴对称的，非轴对称的磁特征，其中局部场强可以大大超过全球尺度的场。这些强烈的小尺度磁特征可以通过局部地壳屈服引起高能量爆发，而欧姆加热的局部增强可以为恒星的持续发射提供动力。因此，观测到的磁星行为的多样性可以用具有可比能量的混合极面-环形场来解释。
2016-04-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Correlation of Burst Behaviour with Magnetar Age
通过分析多仪器历史观测数据，发现磁星特征年龄与爆发能量及活动水平显著相关，并解释为老化磁星地壳高应力体积减小及磁场衰减导致Hall漂移有效应力区变浅的结果。
2025-06-06 astro-ph.HE
Novae breves from magnetar giant flares: Potential probes of neutron star crusts
Peking University（北京大学）；Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics, Peking University（北京大学科维理天文与天体物理研究所）；Guangxi Key Laboratory for Relativistic Astrophysics, School of Physical Science and Technology, Guangxi University（广西大学物理科学与技术学院相对论天体物理重点实验室）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
研究磁星巨发后物质 ejected 的核合成过程，探讨中子星方程和磁星质量对短暂新星发光特性的影响，评估其观测可行性。
2026-03-11 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Global Crustal Dynamics of Magnetars in Relation to their Bright X-ray Outbursts
本文研究了中子星地壳对核壳边界上光滑的、不平衡的麦克斯韦应力的屈服响应，以及地壳与外部磁场的耦合。磁星地壳中的应力积累和屈服是一种全球性现象：从一个塑性变形区辐射的弹性变形显示出在远处区域显著增加蠕变速率。动态速率的失控蠕变被证明是可能的，通过原位加热和抑制嵌入的磁场的热传导和剪切增强。一个全球性的和随时间变化的弹性，塑性，磁性和热演化模型的开发。断层状结构自然发展，并观察到一系列的爆发时间尺度。具有类似于巨型磁星耀斑（毫秒上升，$\sim$ 0.1 s持续时间和衰减的幂律尾）的时间剖面的瞬态事件是由失控蠕变引起的，这种蠕变始于局部的次千米大小的斑块，并蔓延到整个地壳。在垂直分层地壳应力松弛的一维模型表明，适度增加施加的应力允许嵌入的磁剪切逃脱恒星超过$\sim$ 3-10毫秒，耗散更大的能量，如果外部场已经剪切。几个这样的相互耦合的区域自然产生持续时间为$\sim$ 0.1 s的脉冲串，如在宽范围的脉冲串能量上观察到的。许多塑性区的集体相互作用迫使地壳的全球弹性模式的超稳定性，与QPO活动延伸超过$\gtrsim$ 100 s。巨型耀斑可能涉及局部区域的突然熔化，高频（$\gg$ 100 Hz）QPO对应于这些区域内的阿尔文驻波。
2016-08-08 astro-ph.HE
The game of life on a magnetar crust: from $γ$-ray flares to FRBs
提出基于元胞自动机的磁星壳层应力模型，统一解释巨型耀发、小爆发、宁静期及FRB，并用于约束中子星壳层性质。
2023-04-27 astro-ph.HE astro-ph.SR nlin.CG
Neutron starquakes and the dynamic crust
磁星是磁化最强的中子星，其磁场的衰变会产生壮观的伽马射线耀斑。快速变化的磁场足够强大，应该能够对恒星的地壳施加压力并使其破裂，从而可能产生有趣的地震后果。几年前，随着罕见的巨型耀斑激发的长寿命地震振动的发现，这一点得到了戏剧性的证实。与巨大耀斑相关的星震，似乎是如此的灾难性，以至于它们让整个恒星都在鸣响。这些发现开启了利用星震学研究中子星内部极端条件的可能性--地壳和地核中的致密物质状态方程，以及地核磁场。本章回顾了在巨型耀斑中看到的振荡的主要观测特性，以及磁星中全球地震振动的理论模型的最新发展。我讨论的努力扩大振荡搜索较小的磁星爆发（这是更频繁，但能量较低），地壳破裂可能在触发磁星耀斑和激发全球地震振荡的作用。
2011-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
Magnetar Oscillations II: spectral method
磁星的地震动力学在很大程度上取决于固体地壳和流体核之间的强磁流体耦合。在本文中，我们建立了一个“光谱”的计算框架中，磁星的运动被分解成一系列的基函数，这是与地壳和核心振动本征模式。一个广义相对论的形式主义的核心阿尔芬模式的磁通量坐标的评价，以及本征模计算的强磁化地壳的有限厚度。通过考虑耦合的地壳模式的连续的阿尔芬模式的核心，我们构建了一个完全相对论的磁星动力学模型，它允许：i）快速和长期的模拟没有数值耗散。ii）对恒星结构进行非常精细的采样。我们发现，地壳中强磁场的存在导致某些径向数n>1的高频地壳弹磁模局限于磁场接近水平的地壳区域。虽然这些本地化模式的阿尔芬连续在核心的水磁耦合减少，他们的能量消耗的时间尺度远小于1秒。因此，观察到的频率大于600 Hz的QPO的难题仍然存在。
2011-10-10 astro-ph.HE gr-qc
On the Origin of Magnetar Fields: Chiral Magnetic Instability in Neutron Star Crusts
本文提出中子星壳层中的手征磁不稳定性可在数十年化学不平衡条件下放大磁场，自然产生磁螺旋度，为磁星强磁场起源提供基于微观物理的新机制。
2024-08-09 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Neutron diffusion in magnetars as a source of astrophysical bursts
中子星壳层中的中子隧穿可以在短时间内释放出巨大的能量。我们已经阐明了当振荡或激变事件改变地壳环境密度时，发生在中子星外壳区域的这一过程的各个方面。我们报告了一个与时间相关的Hartree-Fock-Bogoliubov模型来确定中子扩散速率，并得出结论，在10^40 - 10^44 erg范围内的大量能量可以迅速释放。我们认为，这种机制可能是迄今未知的现象，如快速射电暴（FRBS）的来源。
2021-12-29 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Magnetar Oscillations I: strongly coupled dynamics of the crust and the core
在软伽玛中继站观测到的巨耀斑中的准周期振荡通常被解释为磁星的扭转振荡。这种振荡运动受地壳剪切模与地核类阿尔芬模之间的强相互作用的影响。我们研究了通过这种相互作用产生的动力学，并提出了几个新的结果：（1）我们表明，全球{ \it边缘模式}经常居住在附近的核心阿尔芬连续的边缘。(2)我们计算的磁星的振荡运动的现实轴对称磁场配置和核心的密度分布，但与一个简化的模型的弹性地壳。我们表明，一般可以得到多个间隙中的阿尔芬连续。如果地壳频率属于能隙，则得到离散的全局{ \it能隙模}。(3)我们表明，在核心领域纠缠增强的核心离散阿尔芬模式的作用，并减少了核心阿尔芬连续的作用，在整体振荡动力学的磁星。(4)我们表明，该系统显示瞬态和/或漂移QPO的核心阿尔芬模式的频谱的部分时，包含离散的模式是密集和定期间隔的频率。(5)我们表明，如果中子耦合到核心阿尔芬运动，那么耀斑后地壳运动是强烈阻尼，并有一个非常弱的振幅。因此，磁星QPO提供的证据表明，在核心的质子和中子组件动态解耦，其中至少有一个是量子流体。(6)我们表明，这是很难确定的高频625赫兹QPO是由于磁星的物理振荡模式，如果后者的流体核心组成的标准质子-中子-电子的混合物，并磁化到相同的程度作为地壳。（摘要节略）
2010-06-02 astro-ph.HE gr-qc
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
Magneto-elastic oscillations and the damping of crustal shear modes in magnetars
在一个磁星磁弹性振荡的现实模型中，我们发现地壳剪切振荡（常被用来解释软伽马射线中继器（SGR）中巨型耀斑后出现的准周期振荡（QPO））在时间尺度上被共振吸收阻尼，阻尼时间尺度最多为0.2 s，偶极磁场强度的下限为5 x 10^13 G。在较高的磁场强度（典型的磁星），阻尼时间尺度甚至更短，如早期的玩具模型所预期的那样。我们已经调查了一系列的状态方程和质量，如果磁星是由一个偶极磁场为主，我们的研究结果排除了地壳的扭转剪切振荡解释所观察到的低频QPO。相反，我们发现，如果偶极磁场强度超过10^14 G到10^15 G的几倍，阿尔文QPO模型是对观测到的QPO的可行解释。然后，阿尔文QPO不再局限于流体核心，而是完全在地壳区域占主导地位，并在恒星表面具有最大振幅。
2010-11-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Fast radio bursts and their high-energy counterpart from magnetar magnetospheres
最近发现的银河系快速射电暴（FRB）与来自银河系磁星SGR J 1935 +2154的X射线暴（XRB）同时发生，这意味着至少有一些FRB来自磁星活动。我们认为FRB是由磁星的地壳破裂触发的，其爆发事件率取决于地壳中的磁场强度。由于极区地壳破裂速率相对较高，因此FRB更倾向于在多极磁极方向附近触发。地壳破裂产生阿尔文波，在磁层中形成一个电荷匮乏的区域，并导致非稳态对等离子体放电。FRB是由跨磁场线的非均匀对产生的相干等离子体辐射产生的。同时，FRB相关的XRB是由外部磁场线的快速弛豫产生的。在这张照片中，与FRB 200428相关的尖峰硬X射线分量来自相邻捕获火球之间的区域，其具有高截止能量的光谱归因于共振康普顿散射。持续的X射线辐射来自磁层活动加热的热点，其温度演化受磁星表面冷却的控制。在这幅图中，磁场较强的磁星往往会产生更明亮、更频繁的重复爆发。
2021-07-14 astro-ph.HE
Fast Radio Burst Trains from Magnetar Oscillations
在磁星巨耀斑尾部出现的准周期振荡最初被解释为中子星（NS）地壳的扭转振荡，最近被描述为全球核+地壳扰动。类似的频率也存在于高信噪比的磁星短爆发中。在磁星中，磁场的扰动强烈耦合到NS地壳，而不管短脉冲的触发机制如何。对于与磁星短暴相关的快速射电暴（FRB）的低空磁星模型，如低扭曲模型，地壳振荡可能与环绕短暴事件中的额外射电暴相关（如最近对SGR 1935+2154的建议）。由于大的河外体积探测宽场无线电瞬变设施，这提供了研究NS地壳利用样本远多于银河系的高能磁星爆发的统计数据的子突发结构或集群列车的FRB的前景。我们探讨了区分NS状态方程模型与越来越大的未来FRB观测集的前景。较低的$l$数本征模（对应于$\sim5-50$ ms的FRB时间间隔）可能比高$l$模更不容易受到与NS地壳物理、磁场和阻尼相关的系统效应的混淆。它们可能在实用性方面更有前途，也可能证实FRB来自成熟磁星的模型。未来对这些信号的观测特征也可以确定它们是否可以作为宇宙学的“标准振荡器”来限制红移，或者当可靠的红移可用时，可以用来限制FRB产生的磁星的质量。
2020-10-28 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Influence of Magnetic Field Decay on Electron Capture in Magnetars
磁场衰变产生的电子俘获退激发能可能是磁星地壳加热的一个新来源，因此本文采用实验数据或理论模型（包括大尺度壳层模型和准粒子无规相近似）的结果，对磁星地壳附近的电子俘获过程进行了定量计算，并分析了其对磁星持续X射线辐射的影响。
2013-09-15 astro-ph.HE
Magnetar activity mediated by plastic deformations of neutron star crust
我们提出了磁星活动的“太阳耀斑“模型，而在地壳上部的磁场的缓慢演变，由电子MHD（EMHD）流驱动，扭曲外部磁通量管，产生持续发射，爆发和耀斑。与此同时，中子星地壳塑性地释放了外加磁场应力，将应变$ ε_t $限制在远低于脆性断裂的临界应变$ ε_{crit}$ $ ε_t \sim 10^{-2}ε_{crit} $的值。类似磁星的行为发生在磁赤道附近，在所有的中子星中都有发生，只是程度不同。持续的光度与磁场的立方幂成正比（在给定的年龄），因此在大多数旋转动力的中子星中很难观测到。只有当磁场超过某个阈值时，才可能发生巨大的耀斑，而较小的爆发和耀斑可能发生在相对较小的磁场中。爆发和耀斑是磁层重联事件，发射阿尔芬冲击波，在撞击中子星表面时转换为高频哨声。由于电子密度的增加（以及由此产生的波的减慢），以及由于哨声脉冲随深度的增加的相干性，所产生的哨声脉冲引起随深度增加的应变。哨声脉冲在对应于$ρ\sim 10^{10} {\rm g cm}^{-3}$的浅深度以大约一天的时间尺度消散;这种能量被检测为增强的耀斑后表面发射。
2014-10-13 astro-ph.HE
Magnetohydrodynamic stability of magnetars in the ultrastrong field regime II: The crust
研究了强磁场作用下霍尔磁流体动力学的稳定性，其中电子的朗道量子化是重要的。我们发现，强场霍尔模可以不稳定的微分磁化率的磁场强度的依赖性。这种不稳定性研究使用线性微扰理论，并发现有典型的增长时间为$\lesssim 10^3$年，增长时间作为波长的函数的扰动。不稳定性是自限性的，在局部场增长初始值的百分之几的一段时间后关闭。有限的温度也被证明限制了不稳定性，足够高的温度完全消除了它。阿尔文波可以在较短的时间尺度上表现出类似的不稳定行为。我们发现，欧姆加热，由于开发通过不稳定性和磁畴形成的大领域是不够大，以占观察到的磁星表面温度。然而，朗道量子化电子的振荡微分磁化率增强了欧姆加热，这对中子星壳的磁热模拟具有重要意义。
2023-02-20 astro-ph.HE
Numerical simulation of electron magnetohydrodynamics with Landau-quantized electrons in magnetar crusts
本研究通过准三维电子磁流体模拟，发现朗道量子化引起的磁化率振荡可将磁星壳层欧姆耗散增强约3至4.5倍，非线性霍尔项是关键，有助于解释磁星加热问题。
2025-01-23 astro-ph.HE
Deep crustal heating by neutrinos from the surface of accreting neutron stars
提出了一种新的吸积中子星深部地壳加热机制。带电π介子（$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}$沉积到地壳内部。中微子加热的强度与先前已知的地壳深部加热源相当，例如来自致密核聚变反应，并且与冷却中子星的研究有关。我们模拟了低质量X射线双星中瞬态中子星的热演化，并在中子星MXB~1659-29的特殊情况下，我们表明，额外的深部地壳加热需要更高的热导率的中子星内地壳。更好地了解阈值附近的π介子产生截面将提高我们预测的准确性。
2018-06-29 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
An Anti-Glitch in a Magnetar
磁星是一种中子星，具有强烈的X射线和软$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
Magnetic Domains in Magnetar Matter as an Engine for Soft Gamma-ray Repeaters and Anomalous X-ray Pulsars
磁星被认为是观测到的软γ射线重复源（SGR）和异常X射线源（AXP）最有希望的起源地。在这项工作中，我们调查的可能性，SGRs和AXP可能是观测证据的磁星磁相分离。我们研究了磁畴的形成作为一种新的机制SGR和AXP中，磁性物质分为两个阶段，包含不同的磁通密度。我们确定的参数空间中的物质密度和磁场强度，在那里是一个不稳定的磁畴形成。我们的结论是，这样的不稳定性将可能发生在深外地壳的磁性贝姆，Pethick和萨瑟兰（BPS）模型和相对论哈特里理论中描述的磁星的内地壳和核心。此外，我们估计，这种不稳定性的发作释放的能量是可比的SGRs发出的能量。
2010-05-12 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Crust-magnetosphere coupling during magnetar evolution and implications for the surface temperature
我们研究了无力磁层与磁星内部长期演化的耦合。我们允许的极向和环形流函数之间的关系-磁层的特点-自由发展，而不限制其特定的形式。我们发现，在kyr量级的时间尺度上，磁层中储存的能量随着环形区域的增长和磁力线向外扩展而逐渐增加。这种情况一直持续到达到一个临界点，超过这个临界点，磁层的无力解决方案就无法再构建，这可能会导致一些大规模的磁层重组。对于$10^{14}\,$ G的场，可用于这种事件的能量预算可以高达几个$10^{45}\,$ erg。随后，从新的初始条件开始，以类似的方式进行演化。到达临界点的时间尺度与磁场振幅成反比。允许电流通过地表以下最后几米的地方，那里的磁扩散率比地壳大几个数量级，应该会通过焦耳加热产生大量的能量沉积。我们估计，有效表面温度可以增加局部从$\sim 0.1\,$ keV的$\sim 0.3 - 0.6\,$ keV，与观测结果吻合得很好。同样，从内部输入到磁层的能量可能高达$10^{35} - 10^{36}\,$ erg/s，这与磁星爆发期间观测到的峰值亮度一致。因此，可能需要对流经包层的电流进行详细的处理，以解释磁星的热特性。
2018-10-09 astro-ph.HE
On the excitation of f-modes and torsional modes by magnetar giant flares
磁星巨星耀斑可以激发中子星的振动模式。在这里，我们计算的初始耀斑后的振幅在磁星的地壳和全球f-模式的扭转模式的估计。我们发现，虽然扭转地壳模式可以强烈激发，只有一小部分的耀斑的能量直接转换成最低阶的f-模式。对于外部磁场约为10^{15}高斯的传统磁星模型，先进的LIGO不太可能探测到这些f模式的引力波。
2011-03-04 astro-ph.HE gr-qc
Magnetar magnetothermal evolution with Landau-quantized electrons: enhanced Joule heating due to free electron diamagnetism and the magnetar heating problem
Columbia Astrophysics Laboratory, Columbia University（哥伦比亚大学天体物理实验室，哥伦比亚大学）
本研究通过模拟验证朗道量子化增强的焦耳加热，发现其虽能加速弱场磁星的能量耗散，但不足以解决强场磁星的加热问题。
2026-09-22 astro-ph.HE
Crustal heating in accreting neutron stars from the nuclear energy-density functional theory. I. Proton shell effects and neutron-matter constraint
在静止状态下对软X射线瞬变的观测表明，在吸积中子星的地壳中存在热源。热量被认为是由X射线爆发的灰烬掩埋引发的电弱和核过程释放的。加热研究使用一个完全量子的方法，始终考虑到核壳效应。我们采用核能-密度泛函理论研究了$^{56}$ Fe灰的演化。外壳和内壳都使用相同的泛函进行描述，从而确保统一和化学一致的处理。为了评估中子-物质约束的作用，我们采用了一组精确校准的BSk 19，BSk 20和BSk 21，并与SLy 4泛函进行比较。由于核壳效应，完全增生的地壳被发现比以前的研究分层少得多。特别是，内地壳的大部分区域包含具有幻数$Z=14$的星系团。沉积在地壳外层的热量受到实验原子质量数据的严格限制。我们得到的浅层加热不超过$0.2$ ~MeV，因此不足以解释某些软X射线瞬态的冷却。地壳中释放的总热量对原子核结构的细节非常敏感，预测其范围为$1.5$ ~MeV至$1.7$ ~MeV。吸积物质元素的演化以及热源的位置在很大程度上取决于核壳层闭合的存在。忽略内地壳中的这些效应，总热量下降到$\sim 0.6$ ~MeV。中子-物质约束也被发现发挥了关键作用。因此，Steiner等人（2012）获得的大量热量可以追溯到不切实际的中子物质状态方程。
2018-06-11 astro-ph.HE nucl-th
Internal Heating in Magnetars: Role of Electron Captures
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）；Grand Accélérateur National d’Ions Lourds (GANIL)（大型重离子加速器）；N. Copernicus Astronomical Center, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）；Laboratoire Univers et Théories, Observatoire de Paris, CNRS, Université Paris Cité（巴黎天文台宇宙与理论实验室）
本研究结合核测量与HFB-27原子质量表，探究磁星浅层加热中原子核电子俘获的作用，计算了电子俘获起始及磁场衰变释热，结果与HFB-24模型结果及中子星冷却数据一致。
2022-10-06 astro-ph.HE nucl-th
Plastic damping of Alfvén waves in magnetar flares and delayed afterglow emission
磁星耀斑产生阿尔文波，在封闭的磁层中反弹，能量高达$\sim 10^{46}$ erg。我们表明，在10毫秒的时间尺度上的波传输到恒星，并形成一个压缩包的高能量密度。这个包强烈地剪切恒星地壳并引发塑性流动，加热地壳并使其在表面以下数百米处熔化。一小部分沉积的塑性热最终被传导到恒星表面，在耀斑发生后的几个月到几年内形成表面余辉。很大一部分热量被中微子发射或传导到中子星的核心。
2015-05-13 astro-ph.HE
