近日，中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所科研人員與廈門(mén)大學(xué)合作者在中子星周期躍變研究中取得進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于天體物理期刊《天體物理學(xué)雜志》。

　　中子星是現(xiàn)代天體物理學(xué)的一個(gè)經(jīng)典研究主題，它的發(fā)現(xiàn)源于其周期性的脈沖信號(hào)，因此也稱(chēng)為脈沖星。脈沖星的表面磁場(chǎng)類(lèi)似于磁偶極子，在自轉(zhuǎn)過(guò)程中，會(huì)因向外輻射能量而損失能量，從而其自轉(zhuǎn)頻率減小。然而在自轉(zhuǎn)減慢的過(guò)程中，頻率會(huì)突然增加，再經(jīng)歷數(shù)天或數(shù)月恢復(fù)，這一現(xiàn)象就是中子星的周期躍變現(xiàn)象(glitch現(xiàn)象)。

　　中子星的周期躍變觀測(cè)提供了一種獨(dú)特的方式來(lái)探測(cè)中子星的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)演化。當(dāng)前主流觀點(diǎn)認(rèn)為glitch現(xiàn)象是由中子星內(nèi)部的超流體引起的。在簡(jiǎn)化的兩分量模型中，超流渦旋被釘扎在殼層的原子核晶格上，不隨星體自轉(zhuǎn)減慢，允許存儲(chǔ)角動(dòng)量，當(dāng)達(dá)到一定條件時(shí)，儲(chǔ)存的角動(dòng)量會(huì)快速釋放，對(duì)應(yīng)周期躍變現(xiàn)象。這種超流體與其余部分解耦和重新耦合過(guò)程分別對(duì)應(yīng)觀測(cè)的躍變和恢復(fù)。

　　研究人員基于微觀方法Brueckner和相對(duì)論Brueckner多體理論方法，以現(xiàn)實(shí)核力為基本輸入，對(duì)中子星物質(zhì)進(jìn)行第一性原理計(jì)算，獲得了物態(tài)方程(包括質(zhì)子豐度與壓強(qiáng)能量的密度依賴(lài)關(guān)系)。

　　通過(guò)得到的物態(tài)對(duì)星體結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述，并結(jié)合兩分量模型研究了船帆座(Vela)脈沖星2000年躍變的躍變幅度和躍變約1分鐘后的短期恢復(fù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，研究人員發(fā)現(xiàn)，躍變觀測(cè)支持船帆座脈沖星是一顆小質(zhì)量的中子星，典型半徑約為12.5千米，且中子的超流能隙受核介質(zhì)的極化程度影響較大。

　　未來(lái)，高精度觀測(cè)裝置(如FAST、HXMT、SKA)對(duì)脈沖星的計(jì)時(shí)觀測(cè)將提供更多信息，將進(jìn)一步幫助人們深入研究脈沖星結(jié)構(gòu)和驗(yàn)證躍變理論，并對(duì)兩分量模型及核物質(zhì)高密物態(tài)進(jìn)行一定的約束。

　　該研究工作得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專(zhuān)項(xiàng)(B類(lèi))、中國(guó)科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)等項(xiàng)目的支持。

　　相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac2e94