中子星可观测量与致密物质物态方程的关联

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shmilyxin2009
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中子星是宇宙中最致密的天体之一,是研究高密度核物质性质的天然实验室。对中子星的研究不但能够帮助我们理解高密度核物质,而且还能促进核物理以及粒子物理的研究。由于中子星的半径只有10 km左右,而且距离地球十分遥远,因此对中子星性质参量进行精密观测变得十分困难。但随着观测设备灵敏度的提升,这一难题逐渐得以解决。双中子星合并引力波的观测打开了中子星观测的新窗口。根据LIGO(激光引力波天文台)等最新的预测,在稍后的一年(2022~2023)时间内最多可能观测到62次双中子星合并事件。实际上,孤立中子星受到扰动后也可能发生振动并释放出引力波。中子星振动产生的引力波是下一代引力波探测器重要的候选探测目标之一。本文利用贝叶斯分析探究了中子星振动(f-模)产生的引力波对参数化物态方程参量(对称能斜率L、对称能曲率Ksym等)及对称能的约束。我们发现在物态方程满足中子星最大观测质量、GW170817对潮汐形变参数的约束和因果律的前提下,如果能较为精确地观测到f-模的振动频率,则可以将物态方程参数J0、Ksym约束到较窄的区间;也可以对参数L的上限和参数Jsym的下限给出一定约束。在上述条件下f-模也将对称能约束到了较小的区间。例如,当质量为1.4M⊙的典型中子星具有1.720kHz(观测误差为1%)的f-模频率时,可以将2倍饱和核密度(ρsat ≈2.7×1017kg/m3)的对称能约束到48.8-5.5+6.6MeV。另外,本文还分析了不同内壳层物态方程对约束结果的影响。通过分析发现,当内壳层物态方程发生明显的变化时,Esym(2ρsat)只有不到1%的变化。本文还分析了中子星物态方程不同密度段与半径、潮汐形变参数、f-模频率和转动惯量之间的关联度。进一步确认了中子星半径与1.5ρsat~2ρsat密度段物态方程之间的联系。并得到了潮汐形变参数、f-模频率和转动惯量与各密度段物态方程之间的联系。
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