[論文レビュー] Observable core response in neutron star spin glitches

Bennett Link|arXiv (Cornell University)|Nov 9, 2012

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、中性子星のスピングルーブが外核の型II超伝導体に起因することを提案する。ここでは、超流動渦と磁束線との強い結合が、数週間から数年にわたる緩和を遅らせる。観測されたグルーブ後の回復がこの時間スケールで発現することは、外核のダイナミクスが原因であり、外殻の調整とは無関係であることを示し、長時間スケールのグルーブ応答の起源を、従来の外殻モデルを超えて再定義する。

ABSTRACT

The superfluid core of a neutron star is usually assumed to corotate with the crust over timescales longer than minutes. I show that the interaction between the neutron superfluid and the type II superconductor of the outer core increases the coupling time to weeks or longer. I suggest that observed post-glitch response over timescales of weeks to years represents recovery of the outer core. Spin glitches could originate in either the inner crust or the outer core.

研究の動機と目的

• 中性子星における数週間から数年にわたる長時間スケールのグルーブ後回復の起源を理解すること。
• 中性子星外殻の予想される急速な緩和と、観測されたグルーブ後回復時間との乖離を解明すること。
• 外核の型II超伝導状態が、延長された結合時間スケールを説明できるかを調査すること。
• 超流動核が短時間スケールで外殻と同期回転するという従来の仮定を再評価すること。
• 緩和ダイナミクスに基づいて、スピングルーブが内殻か外核に起因するかを特定すること。

提案手法

• 外核の型II超伝導体における中性子超流動渦と磁束線の相互作用をモデル化する。
• 渦-磁束線ピン留めダイナミクスを用いて、超流動と外核との間の結合時間スケールを推定する。
• 導出された結合時間スケール（数週間から数年）を、観測されたグルーブ後緩和時間スケールと比較する。
• パulsarからの長期的グルーブ後データと、外核回復ダイナミクスの整合性を評価する。
• 渦ピン留め強度と磁束線密度の理論的推定値を用いて、緩和時間の制約を求める。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中性子星における数週間から数年にわたるグルーブ後緩和時間スケールを説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ2 外核における超流動渦と磁束線の結合が、スピングルーブ回復にどのように影響するか？
• RQ3 外核の型II超伝導状態が、観測された長時間スケールのグルーブ後回復を説明できるか？
• RQ4 緩和ダイナミクスに基づいて、スピングルーブの起源は内殻か外核のどちらにあり得るか？
• RQ5 超流動と外核との間の期待される結合時間スケールは何か？また、観測時間スケールと一致するか？

主な発見

• 外核における中性子超流動渦と磁束線の相互作用により、結合時間スケールが数週間以上に延長される。
• 数週間から数年にわたる観測されたグルーブ後回復は、外殻ではなく外核の緩和に起因するという整合性がある。
• 外核の型II超伝導状態が、延長された結合時間スケールを自然に説明する。
• スピングルーブは内殻または外核に起因する可能性があるが、後者の方が長期的グルーブ挙動を説明できる。
• 本モデルにより、外核は単なる受動的媒体ではなく、グルーブダイナミクスの重要な要素であると再定義される。