Внутренняя кора нейтронных звёзд: устойчивость сферических ядер и влияние их конечного размера на модуль сдвига

Н. А. Зямляков1, А. И. Чугунов2

1Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Политехническая ул., 29, Санкт-Петербург 195251, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Политехническая ул., 26, Санкт-Петербург 194021, Россия

Данная работа посвящена двум вопросам физики нейтронных звёзд. В рамках модели сжимаемой капли были рассмотрены устойчивость сферических ядер во внутренней коре и модуль сдвига внутренней коры, с учётом конечного размера атомных ядер.

1) Внутренняя кора нейтронных звёзд содержит нейтронно-избыточные ядра, которые в наиболее глубоких слоях могут приобретать существенно несферическую форму (цилиндры, плоскости) [1]. Для объяснения этого перехода в литературе применялся критерий неустойчивости сферических ядер к квадрупольным деформациям, полученный Бором и Уиллером для земных условий. Предсказывалось, что сферические ядра должны терять устойчивость, когда отношение объёма ядра к объёму ячейки Вигнера-Зейтца (фактор заполнения) достигает величины 1/8 [2]. Однако проведённые нами ранее расчёты в рамках модели сжимаемой капли показали, что сферические ядра остаются энергетически более выгодными и при большем факторе заполнения. Для объяснения этого противоречия мы рассмотрели устойчивость сферических ядер в условиях внутренней коры нейтронной звезды. В частности, учтено, что атомные ядра во внутренней коре находятся на фоне вырожденных электронов, плотность заряда которых сопоставима с плотностью заряда ядра, что приводит к появлению электростатического потенциала, поддерживающего сферическую форму ядер. Показано, что равновесные сферические ядра остаются устойчивыми по отношению к квадрупольным деформациям для всех значений фактора заполнения, таким образом, переход к несферическим ядрам не связан с неустойчивостью. Однако, если количество атомных ядер на единицу объема существенно меньше равновесной величины, неустойчивость может иметь место и, вероятно, приводит к делению ядер.

2) Исследуя упругость в земных условиях, можно рассматривать ядра как точечные заряды, создающие электростатический потенциал для электронов. Однако в самых глубоких слоях внутренней коры нейтронной звезды расстояние между ядрами становится того же порядка, что и их размеры (например, [1,2]). В частности, это приводит к тому, что деформация коры может сопровождаться деформацией атомных ядер, если это является энергетически выгодным. В рамках простой модели, основанной на приближении Вигнера-Зейтца, была проведена оценка влияния этого эффекта на модуль сдвига. Показано, что при реалистичных факторах заполнения поправка на деформацию ядер уменьшает модуль сдвига на величину, достигающую 20-25% в наиболее глубоких слоях внутренней коры.

Список литературы

1. N. Chamel, P. Haensel, Living Rev. Relativ. 11, 10 (2008).
2. C. J. Pethick, D. G. Ravenhall, Annu. Rev. Nucl. Part. Sci. 45, 429 (1995).
[Назад к программе] [Семинары - основная страница] [Сектор теоретической астрофизики] [ФТИ им. А.Ф.Иоффе]

Страница создана 12 мая 2022 г.