Vórtices en superfluidos de neutrones y tubos de flujo en superconductores de protones: Desarrollo de un modelo mínimo para los fallos de los púlsares

Desarrollamos un marco teórico que nos permite explorar el movimiento acoplado de los vórtices en superfluidos de neutrones y los tubos de flujo en superconductores de protones en un condensado colapsado gravitacionalmente, que describe las estrellas de neutrones que forman púlsares. Nuestro marco utiliza la Ecuación de Gross-Pitaevskii-Poisson tridimensional (GPPE) para pares de Cooper de neutrones, la ecuación de Ginzburg-Landau en tiempo real (RTGLE) para pares de Cooper de protones, las ecuaciones de Maxwell para el potencial vectorial A, y gravedad newtoniana e interacciones, tanto directas como inducidas por la ecuación de Poisson, entre los subsistemas de neutrones y protones. Para un púlsar incluimos un potencial de corteza, caracterizado por un ángulo, y fricción. Al realizar extensas simulaciones numéricas directas, obtenemos una variedad de resultados interesantes. Mostramos que un superconductor de protones en rotación genera un campo magnético de Londres uniforme, que cambia la distribución del campo dentro de los tubos de flujo. En ausencia de cualquier interacción directa entre las dos especies, interactúan a través de la ecuación de Poisson gravitacional. La presencia de interacción de densidad-densidad atractiva (repulsiva) conduce a la atracción (repulsión) entre vórtices de neutrones y tubos de flujo de protones. La inclusión de la interacción corriente-corriente y las ecuaciones de Maxwell completas nos permite cuantificar el efecto de arrastre que conduce a la magnetización inducida de los vórtices de neutrones. Mostramos que, con un fuerte campo magnético externo B ₄ₗₓ, los tubos de flujo de protones están anclados a la corteza, mientras que los vórtices de neutrones abandonan el condensado y conducen a cambios bruscos del momento angular de la corteza Jc. El término de fricción en la ecuación dinámica para da lugar a una dinámica stick-slip que, a su vez, conduce a fallos en la serie temporal de Jc. Al calcular varias propiedades estadísticas de esta serie temporal, demostramos que muestran criticidad autoorganizada (SOC).