脈沖星磁衰減制動力矩對兩成分模型自旋的長期減速 (理論研究)

李林森

(東北師范大學(xué)物理學(xué)院，吉林長春 130024)

已知蟹狀星云脈沖星和船帆座脈沖星除有星震外還具有兩成分模型。外層是帶電的固體外殼，內(nèi)層是中子超流體。兩成分在耦合力矩作用下兩者以不同角速度繞自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。耦合力矩有引力輻射力矩、磁輻射力矩和磁衰減力矩[1-3]，文[4]研究了磁輻射制動力矩對蟹狀星云脈沖星的自轉(zhuǎn)角速度減速的影響。本文繼文[4]研究了磁衰減制動力矩對蟹狀星云脈沖星和船帆座脈沖星的自轉(zhuǎn)角速度的減速影響。

1 在磁衰減制動力矩作用下兩成分模型的方程組

文[4]根據(jù)文[1]給出的兩成分模型在耦合力矩作用下的基本方程組：

其中，Ω和Ωn分別為外層固體殼和內(nèi)部中子超流體層繞著自轉(zhuǎn)軸的角速度；Ic和In分別為內(nèi)外兩層的轉(zhuǎn)動慣量；N為作用在兩成分的力矩；τc為微觀馳預(yù)時間；τ為宏觀馳預(yù)時間。它們之間的關(guān)系在文[4]中已經(jīng)給出：

其中，I為兩成分的總轉(zhuǎn)動慣量。中子超流體豐富度Q：

以下推導(dǎo)在磁衰減制動力矩作用下的力矩形式。根據(jù)脈沖星的磁偶極輻射模型，文[4]利用：

其中，μ為磁矩，μ=R3Bsinα；R為脈沖星半徑；B為表面磁場。假定磁偶矩垂直于自轉(zhuǎn)軸，α=90°，μ=R3B。

正如文[1]將上面方程改為角動量J方程：

積分上述方程

其中，J(t0)為t0時刻的角動量。如果取脈沖星目前的角速度和角動量，即t=0時的角動量，上述積分取上下限為

磁矩μ隨時間的衰減用指數(shù)形式表示[5]，則：

其中，ξ為磁衰減系數(shù)。將(11)式的μ代入(10)式積分后有

其中，常數(shù)

(12)式和(13)式與文[4]的J和K大有不同。……