Pulsar sıçramalarında nötron yıldızlarının iç bölgesinin rolü

Abstract

Pulsarlar gözleyebildiğimiz evrendeki en kararlı ve dakik döneçlerdir. Öyle ki atom saatlerine bile rakip olabilirler. Ancak, pulsarlar bazen sıçrama olarak adlandırılan ani hızlanmalar geçirirler ve bunu orijinal duruma doğru yavaş bir toparlanma takip eder. Bu uzun sönüm süreci nötron yıldızlarının içerisinin süperakışkan fazda olduğuna dair kuvvetli bir delil oluşturur. Sıçramaların nötron yıldızlarının iç kabuğundan oluştuğu düşünülmektedir. Burada vorteks çizgilerinin kristal çekirdeklerinden kurtulmaları süperakışkandan kabuğa açısal momentum aktarımının esas sebebidir. Ancak, son çalışmalar etkin kütle etkisinden dolayı kabukta tek başına yeterli açısal momentumun depolanamayacağına işaret etmektedir.Bu tez çalışmasında, vorteks çizgileri ile akı tüpleri arasındaki etkileşmeyi göz önüne alarak vorteks sızma modelini nötron yıldızlarının iç bölgesine genişleteceğiz. Burasının kabuğunkine benzer özellikler taşıdığını ve bu yüzden de sıçramaların faili olabileceğini göstereceğiz. Gerçekten de iç bölgede vorteks çizgilerinin akı tüplerinin toroidal dizilimine karşı sızma yaptığı iç bölgedeki toroidal alan bölgesi etkin kütle etkisinin getirdiği zorluğu fazladan eylemsizlik momenti temin ederek aşmaktadır ve verdiği üssel sönüm ile de pulsarların sıçrama sonrası davranışları ile uyum içerisindedir.

Pulsars are the most stable and precise rotators in the observable universe, rivaling best atomic clocks. However, pulsars occasionally undergo sudden spin-up in the rotation rate, a glitch, which is followed by a slow recovery towards the original state. This long relaxation provides strong evidence for the existence of superfluid state inside neutron stars. Glitches are thought to be arising from the neutron star inner crust where sudden unpinning of vortex lines from crystal nuclei is the main reason for angular momentum transfer from the superfluid to the crust. However, recent studies indicate that due to the crustal entrainment neutron star crust cannot store enough angular momentum alone.In this thesis, we extend the vortex creep model to the neutron star outer core by investigating the interaction between the vortex lines and flux tubes. We show that the corresponding region provides similar conditions to that of the crust and thus can be a very promising agent for pulsar glitches. Indeed, the toroidal field region in the outer core where vortex lines creep against toroidal arrangement of flux tubes provides an extra moment of inertia that can overcome the challenge brought by crustal entrainment and fits post-glitch behaviour of pulsars by giving exponential relaxation.