Magnetars and axion-like particles: probes with the hard X-ray spectrum
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Quiescent hard X-ray and soft gamma-ray emission from neutron stars constitute a promising frontier to explore axion-like-particles (ALPs). ALP production in the core peaks at energies of a few keV to a few hundreds of keV; subsequently, the ALPs escape and convert to photons in the magnetosphere. The emissivity goes as ∼ T 6 while the conversion probability is enhanced for large magnetic fields, making magnetars, with their high core temperatures and strong magnetic fields, ideal targets for probing ALPs. We compute the energy spectrum of photons resulting from conversion of ALPs in the magnetosphere and then compare it against hard X-ray data from NuSTAR, INTEGRAL, and XMM-Newton for a set of eight magnetars for which such data exists. Upper limits are placed on the product of the ALP-nucleon and ALP-photon couplings. For the production in the core, we perform a calculation of the ALP emissivity in degenerate nuclear matter modeled by a relativistic mean field theory. The reduction of the emissivity due to improvements to the one-pion exchange approximation is incorporated, as is the suppression of the emissivity due to proton superfluidity in the neutron star core. A range of core temperatures is considered, corresponding to different models of the steady heat transfer from the core to the stellar surface. For the subsequent conversion, we solve the coupled differential equations mixing ALPs and photons in the magnetosphere. The conversion occurs due to a competition between the dipolar magnetic field and the photon refractive index induced by the external magnetic field. Semi-analytic expressions are provided alongside the full numerical results. We also present an analysis of the uncertainty on the axion limits we derive due to the uncertainties in the magnetar masses, nuclear matter equation of state, and the proton superfluid critical temperature.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».