GW170817对中子星物态方程的约束

发布时间：2020-03-23 18:03

【摘要】：中子星(NS)作为可观测宇宙中物质最致密的存在形式之一,是人们借以探索超致密物质之奥秘的不可替代的实验室。从微观物理的角度看来,非对称核物质(ANM)的物态方程(EoS)主导了中子星绝大部分的宏观性质。因此,天文观测其实也可以反过来被用于约束中子星的物态方程。早些时候,人们对两颗大质量中子星PSR J0348+0432和PSR J1614-2230质量上的精确测量给中子星的最大质量(M_(max))设置了很强的约束,排除了大量的太软的物态方程。近期双中子星并合引力波事件GW170817又给人们带来了一些非常有价值的关于中子星内部结构的信息。在本次引力波事件中,LIGO把用于描述这两颗中子星在潮汐场中的形变的联合潮汐极化率限制为(?)＜800。本文研究核对称能和中子星的一些可观测量之间如何相互影响。在贝叶斯分析的框架下,结合了引力波事件GW170817中两颗中子星的质量-潮汐形变参数的联合分布来约束对称能参数。在考虑了观测上对M_(max)的限制的情况下对ANM EoS进行了超过4×10~6次随机采样,后验分布的结果表明,质量为1.4M_⊙的单个中子星的典型半径和潮汐形变参数被分别约束为11.2R_(1.4)km12.8和126Λ_(1.4)547。统计结果显示太硬的物态方程不能很好地与GW170817对应,统计后最大质量M_(max)的最大概然值是2.10M_⊙。除了ANM EoS,本文还用同样的框架计算了一些在中子星研究中常用的物态方程的似然度,包括APR,SLy4,DBHF,WFF1等。此外,借助大量的物态方程,本文检验了一些关于中子星转动惯量、潮汐形变参数以及致密度的普适性关系,并给出了适用于ANM EoS的最佳拟合。结合大量的计算实例,简要地给出了在中子星研究中减小插值致误差的物态分辨率标准,那就是,使用物态方程数据表时应确保在密度(1,10)ρ_0上不少于50个数据点,这里ρ_0是核饱和密度。
【图文】：

曲线,中子星,夸克

(a) (b)图 2-1 正常中子星与夸克星对比密度为初始条件时的解。夸克物态在质量半径图上最直接的特点就是低质量的时候半径一般也比较小，而在中间质量区间上半径随质量增加会明显增大。相比之下，正常中子星在质量小到接近时半径会明显比一般质量的情况大，，虽然目前观测上还没有确认任何质量小于的中子星，但是有理论计算表明其质量下限可能接近，其最大半径可能达到 [35]，这是夸克星所不具有的性质。当然，质量半径曲线仅仅是区分夸克星和正常中子星的一种并不严谨的方法，而且有研究表明只要正常中子星的物态方程在上有较高的声速，正常中子星也可以在中等质量区间上表现出半径随质量增加而增大[36]。纯夸克物态和核物质物态在表观上最本质的区别之一在平均每核子结合能上，为了讨论中子星的平均核结合能，我们需要先区分在广义相对论中的几种质量。首先是引

中子星,夸克,重子质量,引力质量

的效果而损失的势能。，中子星还有一种被称为重子质量的属性， = ，这里为每重子的自由静质量，在中子星里面可以近似取自由中子。引力质量与重子质量的差别 ( ) 可以看作组成中子星的束缚成中子星后损失的总能量。在习惯上，人们把每个核子在中能量拆分成引力势能和核结合能，所以一个中子星上所有核子总： = ( ) 别计算 AP4 EoS 和 CIDDM-2 在不同引力质量下对应的平均每核 2-2：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P145.6

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