MARC

 008250123s2024        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798384463962
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI31563043
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a523
■1001  ▼aGrace,  Justin.▼0(orcid)0000-0002-8688-661X
■24510▼aProbing  Neutron  Star  Crust  Properties  via  Accretion-Induced  Heating  and  Cooling
■260    ▼a[Sl]▼bMichigan  State  University▼c2024
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2024
■300    ▼a113  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  86-04,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Brown,  Ed.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--Michigan  State  University,  2024.
■520    ▼aAccreting  neutron  stars  in  low-mass  X-ray  binary  (LMXB)  systems  provide  an  avenue  for  studying  the  thermal  properties  of  the  crust  and  core.  When  material  falls  onto  a  neutron  star's  surface,  the  matter  in  its  outer  layers  is  compressed  and  nuclear  reactions  are  induced.  In  quasi-persistent  transient  systems,  accretion  outbursts  last  years  to  decades  followed  by  periods  of  quiescence  that  can  last  years  to  decades.  During  an  outburst,  the  accretion-induced  reactions  heat  the  crust  out  of  thermal  equilibrium  with  the  core.  When  accretion  ends,  the  core  cools  back  into  thermal  equilibrium  with  the  core  which  we  can  observe  as  a  decrease  in  surface  temperature:  the  cooling  curve.  The  shape  of  the  cooling  curve  depends  on  the  thermal  properties  of  the  crust.In  this  work,  I  model  the  thermal  evolution  of  the  crust.  By  fitting  models  to  observed  cooling  curves,  I  estimate  the  crust  properties  such  as  the  core  temperature  (\uD835\uDC47c),  the  impurity  of  the  composition  (\uD835\uDC44imp),  and  the  accretion-induced  heating  in  the  shallow  layers  (\uD835\uDC44sh)  and  depths  of  the  crust  (\uD835\uDC44in).Prior  to  this  work,  the  cooling  curves  of  several  LMXBs  have  been  independently  analyzed.  It  is  unknown  to  what  extent  different  neutron  stars  share  crust  properties,  such  as  composition  and  accretion-induced  heating.  In  this  thesis,  I  perform  joint  fits  of  five  LMXBs,  in  which  I  simultaneously  fit  the  cooling  curves  of  all  sources  with  the  value  of  \uD835\uDC44imp,  \uD835\uDC44sh,  or  \uD835\uDC44in  being  shared  across  all  sources.  I  compare  the  goodness-of-fit  of  the  joint  fits  to  independent  fits  for  each  source.  I  find  that  jointly  fitting  \uD835\uDC44imp  or  \uD835\uDC44sh  has  little  impact  on  the  quality  of  the  fits,  suggesting  that  the  sources  either  do  share  the  same  value  for  these  parameters  or  that  the  data  does  not  sufficiently  constrain  them.  When  jointly  fitting  \uD835\uDC44sh,  the  quality  of  the  fits  significantly  decreases,  suggesting  that  different  sources  must  have  different  values  of  \uD835\uDC44sh.The  predicted  composition,  accretion-induced  heating  rates,  and  location  of  heat  release  depend  on  the  behavior  of  free  neutrons  in  the  deep  crust.  Crust  models  that  allow  free  neutrons  to  diffuse  throughout  the  inner  crust  predict  that  the  crust  is  more  pure  and  the  inner  heating  rate  is  lower  than  models  that  do  not.  Additionally,  some  nuclear  models  predict  the  existence  of  non-spherical  "pasta"  phases  of  nuclear  matter  at  the  bottom  of  the  crust.  A  pasta  layer  acts  as  a  thermally  insulating  layer  in  thermal  evolution  models  and  its  presence  affects  the  rate  of  cooling.  I  compare  models  that  allow  neutron  diffusion  to  those  that  do  not,  and  models  with  pasta  layers  to  those  that  do  not  by  estimating  the  Bayesian  evidence  with  nested  modeling.  I  find  that  the  cooling  curves  of  the  five  LMXBs  to  which  I  fit  the  models  do  not  consistently  favor  the  same  models.  This  is  inconsistent  with  expectations  because  the  the  existence  of  pasta  and  diffusion  of  free  neutrons  depend  solely  on  the  local  density;  in  particular,  they  are  not  expected  to  depend  on  the  accretion  history  and  therefore  should  not  differ  among  neutron  stars.
■590    ▼aSchool  code:  0128.
■650  4▼aAstrophysics
■650  4▼aNuclear  physics
■650  4▼aAstronomy
■653    ▼aAccretion
■653    ▼aNeutron  stars
■653    ▼aCrust  models
■653    ▼aBayesian  evidence
■690    ▼a0596
■690    ▼a0756
■690    ▼a0606
■71020▼aMichigan  State  University▼bAstrophysics  and  Astronomy  -  Doctor  of  Philosophy.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g86-04B.
■790    ▼a0128
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2024
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17164212▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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