数据驱动下的中子星3P2配对间隙研究:基于仙后座A中子星观测数据的探索

该研究旨在阐明,仅靠核子配对破碎过程(PBF)是否足以解释仙后座A中子星(Cas A NS)的快速冷却现象——在不引入其他机制(如直接Urca过程)的前提下,通过将配对强度参数q和³P₂能隙函数的关键不确定性纳入冷却模型优化,使其与观测数据相匹配。为此,该团队提出了一种具有明确物理意义的创新能隙参数化方法,并基于BSk24物态方程开展了系统性的参数空间探索。通过新开发的Fortran冷却程序耦合Optuna的TPE优化算法,他们在相同条件下同步执行了单目标(仅χ²)和多目标(χ²+斜率差异)优化。经过反复中子星冷却模拟,通过优化中子³P₂能隙参数以最佳拟合Cas A NS观测数据,最终获得表现合理的³P₂能隙函数,其最大值Δmax≈0.5-0.6 MeV。在固定质量1.4M⊙条件下,增大q值会促使优化后的能隙和临界温度Tc分布趋于平滑的传统形态,并显著提升与观测数据的一致性:当PBF效率因子q≳0.4时可很好复现冷却斜率,而q≃0.19仍显不足。这些结果支持了先前研究指向的结论,即可能需要增强的PBF效率或其他快速冷却通道才能完全解释Cas A NS观测数据。新参数化方案不仅提升了物理可解释性,还为未来贝叶斯推断和机器学习应用提供了框架。该工作的后续拓展将推动基于中子星冷却的致密物质物理系统性研究。(因arXiv字数限制有所删节)

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提交arXiv: 2025-10-23 08:52

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