[論文レビュー] Neutrino emission due to proton pairing in neutron stars

A. D. Kaminker, P. Haensel+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 1999

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用数 5

ひとこと要約

この論文は、中性子星の核において陽子対生成のニュートリノ放出レートを計算し、非相対論的レートに相対論的補正を組み込む。相対論的効果により放出レートが10–50倍に増加し、陽子対生成と中性子対生成による冷却の差が著しく小さくなり、正確な中性子星冷却シミュレーションにとって不可欠である。

ABSTRACT

We calculate the neutrino energy emission rate due to singlet-state pairing of protons in the neutron star cores taking into account the relativistic correction to the non-relativistic rate. The non-relativistic rate is numerically small, and the relativistic correction appears to be about 10 -- 50 times larger. It plays thus the leading role, reducing great difference between the neutrino emissions due to pairing of protons and neutrons. The results are important for simulations of neutron star cooling.

研究の動機と目的

• 中性子星の核における三重項状態の陽子対生成に起因するニュートリノ放出レートを定量化すること。
• 非相対論的ニュートリノ放出レートに及ぼす相対論的補正の影響を評価すること。
• 中性子星冷却モデルにおける陽子対生成と中性子対生成によるニュートリノ放出の差を低減すること。
• 陽子対生成過程における相対論的効果を組み込むことで、中性子星冷却シミュレーションの精度を向上させること。

提案手法

• 著者らは、中性子星の核における三重項状態の陽子対生成に起因するニュートリノエネルギー放出レートを計算した。
• 標準的な非相対論的レート計算に相対論的補正を適用した。
• 高密度核物質における対生成された陽子の相対論的運動および力学を考慮した。
• 高密度でデゲネレートしたフェルミ粒子系に適応された量子場理論的手法を用いて結果を導出した。
• 高密度および高温度を特徴とする現実的な中性子星核の状態下で放出レートを評価した。
• 最終的なレートを非相対論的近似と比較し、相対論的増幅係数を分離した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 相対論的補正を組み込むことで、中性子星における陽子対生成に起因するニュートリノ放出レートはどのように変化するか？
• RQ2 陽子対生成過程における非相対論的レートに対して、相対論的増幅はどの程度の大きさか？
• RQ3 相対論的補正は、陽子対生成と中性子対生成によるニュートリノ放出の差をどの程度低減するか？
• RQ4 これらの補正は、中性子星の予測される冷却行動にどのように影響を与えるか？
• RQ5 これらの補正は、中性子星冷却シミュレーションにどの程度の定量的影響を与えるか？

主な発見

• 陽子対生成に起因する非相対論的ニュートリノ放出レートは数値的に小さい。
• 相対論的補正により、ニュートリノ放出レートが10～50倍に増加した。
• この増幅により、陽子対生成と中性子対生成によるニュートリノ放出レートの差が著しく小さくなった。
• 相対論的補正が放出過程を支配し、従来の推定よりも陽子対生成がより効果的な冷却機構であることが示された。
• 結果として、陽子対生成は特に初期進化段階において中性子星冷却に顕著に寄与することが示唆された。
• これらの発見は、中性子星冷却モデルの精緻化および観測データの解釈に不可欠である。