[论文解读] Damping of GRR instability by direct URCA reactions

J. L. Zdunik|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 1995

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 3

一句话总结

本文研究了直接URCA过程如何通过增强体粘滞系数来抑制中子星中的引力辐射驱动（GRR）不稳定性。基于近期体粘滞系数计算的解析方法，结果表明，直接URCA反应显著缩小了GRR不稳定性可能发生的作用参数空间——尤其在较高温度下——从而在更广泛的中子星温度和自转频率范围内有效抑制该不稳定性。

ABSTRACT

The role of direct URCA reactions in damping of the gravitational radiation driven instability is discussed. The temperature at which bulk viscosity suppresses completely this instability is calculated. The results are obtained analytically using recent calculations performed in the case of bulk viscosity due to the modified URCA processes (Lindblom 1995; Yoshida & Eriguchi 1995). The bulk viscosity caused by direct URCA reactions is found to reduce significantly the region of temperatures and rotation frequencies where a neutron star is subject to GRR instability.

研究动机与目标

• 理解直接URCA过程在抑制中子星中引力辐射驱动（GRR）不稳定性方面的作用。
• 确定体粘滞系数来自直接URCA反应时完全抑制GRR不稳定性临界温度。
• 将先前关于修正URCA体粘滞系数的结果扩展至直接URCA过程的情形。
• 量化由于直接URCA效应导致GRR不稳定性活跃的温度与自转频率区域的减少程度。
• 提供中子星核心中直接URCA对GRR不稳定性阻尼效应的解析估计。

提出的方法

• 从直接URCA过程在中子星物质中的体粘滞系数贡献进行解析推导。
• 将近期关于修正URCA体粘滞系数的结果（Lindblom 1995；Yoshida & Eriguchi 1995）适配至直接URCA情形。
• 利用方程状态和粒子反应速率，模拟致密中子星物质中粘滞系数的增强。
• 将GRR不稳定性增长 timescale 与体粘滞系数引起的阻尼 timescale 进行比较。
• 计算直接URCA体粘滞系数完全抑制不稳定性时的临界温度。
• 假设满足中子星核心条件的平衡状态和弱相互作用速率。

实验结果

研究问题

• RQ1 在何种温度下，来自直接URCA反应的体粘滞系数可完全抑制中子星中的引力辐射驱动不稳定性？
• RQ2 包含直接URCA过程后，不稳定区域在温度-自转频率平面上如何变化？
• RQ3 直接URCA与修正URCA在抑制GRR不稳定性方面相对有效性如何？
• RQ4 不稳定抑制的临界温度如何依赖于方程状态和粒子组成？
• RQ5 在何种中子星参数范围内，由于直接URCA的阻尼作用，GRR不稳定性变得无关紧要？

主要发现

• 直接URCA过程显著增强了中子星核心的体粘滞系数，从而对引力辐射驱动（GRR）不稳定性产生强烈阻尼。
• 研究发现，由于直接URCA体粘滞系数作用，GRR不稳定性被完全抑制的临界温度远高于无直接URCA过程的情形。
• 当直接URCA反应活跃时，GRR不稳定性可增长的中子星参数区域（以温度和自转频率表征）显著缩小。
• 解析结果表明，直接URCA反应可在广泛的实际中子星条件下有效抑制该不稳定性。
• 研究结果表明，能够支持直接URCA过程的中子星核心更不太可能表现出持续的GRR驱动引力波辐射。
• 本研究证实，直接URCA反应在抑制中子星GRR不稳定性方面起着关键作用，尤其在较高温度下。