初生中子星准正则模与星的结构的关系
发布时间：2020-04-07 20:54
【摘要】：本文使用 Banik(Banik EOS)、Lattimer-Swesty(Lattimer-SwestyEOS)、Shen(ShenEOS)和Hempel(HempelEOS)四种物态方程,研究了初生中子星的平衡结构、l = 0微扰的基态模的频率、和l=2微扰的准正则模(Quasi-Normal Mode)的频率在冷却过程中的演化,在均匀温度和质子数比率分布与非均匀分布时的区R%。我们假设在初生中子星内部的温度T和质子数比率Yp的分布与静止质量具有线性关系,得到的主要研究结论如下:(1)TOV星平衡结构:对Yp均匀分布,而T非均匀分布情况,在保证初生中子星的总内能相同的前提下,对于中心静止质量密度pc相同的星,温度沿径向减小越快,星的静止质量越小;对于总静止质量相同的星,温度沿径向减小地越快,星的半径越小。对T均匀分布,而Yp非均匀分布情况,在保证初生中子星的总质子数比率(有效质子数比率)相同的前提下,对于pc相同的星,Yp分布的变化对星的静止质量影响不大;对于总静止质量相同的星,Yp分布的变化在高温时对星的半径的影响较大,在低温时对星的半径的影响不大。(2)l = 0微扰的基态模与引力塌缩:在T和Yp都是均匀分布的情况下,Shen EOS和Hempel EOS构成的初生中子星,在冷却过程中,取决于初生中子星的静止质量,可能形成稳定的中子星,也可能发生延迟塌缩形成黑洞(基态模频率等于零);而Banik EOS和Lattimer-Swesty EOS构成的初生中子星,在冷却过程中不会发生延迟塌缩,能够形成稳定的中子星。当Yp均匀分布,而T非均匀分布时,Shen EOS和Hempel EOS构成的初生中子星,在冷却过程中是否有延迟塌缩现象,除了与初生中子星的静止质量有关,还与温度T的分布有关。例如,对于Hempel EOS构成的初生中子星,当常数Yp = 0.1、k:= 0.1(k是描述温度分布的参数)时,M ≥ 2.3937M(?)的星在冷却过程中将塌缩形成黑洞;当常数Y= 0.1、k = 0.2时,Hempel EOS的初生中子星不会塌缩,将形成稳定的中子星。当T均匀分布,而Yp非均匀分布时,初生中子星z = 0微扰的基态模频率随温度的演化规律与常数温度和常数质子数比率一样。(3)l = 2微扰的准正则模(Quasi-Normal Mode):在T和Yp都是均匀分布的情况下,对于这四种物态方程的初生中子星,其l = 2的准正则模(Quasi-Normal Mode)频率随着温度的降低都是先减小后增大。当Yp均匀分布,而T非均匀分布时,如果变化梯度比较大,对于这四种物态方程的初生中子星,在冷却过程中其l = 2的准正则模(Quasi-Normal Mode)频率都是一直减小。如果同时考虑T和Yp非均匀分布,这四种物态方程的初生中子星,在冷却过程中其l = 2的准正则模(Quasi-Normal Mode)频率的演化行为与只有T非均匀分布相同。相对论星的物态方程是天体物理学、核物理与粒子物理学的重要研究领域,对相对论星物态方程的研究可以帮助我们了解在地面实验室不可能得到的高密度物质的物理规律。本文的研究指出,根据初生中子星的准正则模(Quasi-Normal Mode)频率的演化可以推断哪种物态方程能够更好地描述初生中子星内部的真实物质状态。
【图文】：
Ｐｃ逦Ｐｃ逡逑图２．１邋具有Ｂａｎｉｋ邋ＥＯＳ、温度ｒ邋＝邋２０Ｍｅｙ、图２．２邋具有Ｌａｔｔｉｍｅｒ－Ｓｗｅｓｔｙ邋ＥＯＳ、温度ｒ邋＝逡逑不同大小的质子数比率％的初生中子星的逦２０ＭｅＦ、不同大小的质子数比率％的初生逡逑总静止质量Ｍ与星的中心静止质量密度Ｐｃ逦中子星的总静止质量Ｍ与星的中心静止质逡逑的关系。逦量密度ｐｃ的关系。逡逑注：质量Ｍ的单位是Ｍ０，，质量密度ｐ的单位是１／Ｍ｜，温度ｒ的单位是ＭｅＶ，逡逑它们与国际单位（ｃｇｓ／ＳＩ）的关系是：逡逑ｌＡ／０邋＝邋１．９８９邋ｘ邋１０３Ｏｋｇ，邋ｌＭ0２邋＝邋６．１７７４邋ｘ邋１０２０ｋｇ／ｍ３，邋ＩＭｅＶ邋＝邋１．１６０５邋ｘ邋１０１０／＜0逡逑根据图２．１显示的结果可以发现，具有Ｂａｎｉｋ邋ＥＯＳ的初生中子星，当中逡逑心静止质量密度ｐ。＜邋０．００２８ＭＪ２时，在中心静止质量密度＾相同的条件逡逑下，初生中子星质子数比率大对应的星的总静止质量Ｍ越大。当Ｐｃ＞逡逑０．００２８ＭＪ２时，情况则相反，初生中子星的质子数比率越大对应的星的逡逑总静止质量Ｍ越小。在Ｐｅ－Ａｆ图中，总静止质量达到最大值之前的部分，逡逑必／Ａ＾Ｘ）
Ｐｃ逦Ｐｃ逡逑图２．３邋具有Ｓｈｅｎ邋ＥＯＳ、温度ｒ邋＝邋２０ＭｅＦ、图２．４邋具有Ｈｅｍｐｅｌ邋ＥＯＳ、温度ｒ邋＝邋２０ＭｅＶ、逡逑不同大小的质子数比率的初生中子星的不同大小的质子数比率％的初生中子星的逡逑总静止质量Ｍ与星的中心静止质量密度ｐｃ逦总静止质量ｉｌｆ与星的中心静止质量密度ｐｃ逡逑的关系。逦的关系。逡逑注：质量Ｍ的单位是Ｍ０，质量密度ｐ的单位是１／Ａｆ｜，温度ｒ的单位是ＭｅＦ，逡逑它们与国际单位（ｃｇｓ／ＳＩ）的关系是：逡逑ＩＭｑ邋＝邋１．９８９邋ｘ邋１０３０ｋｇ，邋ＩＭｑ２邋＝邋６．１７７４邋ｘ邋１０２Ｏｋｇ／ｍ３，邋ＩＭｅＶ邋＝邋１．１６０５邋ｘ邋ＩＱ１０Ｋ0逡逑根据图２．３显示的结果我们发现，具有Ｓｈｅｎ邋ＥＯＳ的初生中子星，在中逡逑心静止质量密度外较大时（ｐｃ邋＞邋０．００１２ＭＪ２左右），相同中心静止质量密逡逑度条件的初生子星，质子数比率Ｆｐ越大对应的星的总静止质量Ｍ越小。逡逑与Ｌａｔｔｉｍｅｒ－Ｓｗｅｓｔｙ邋ＥＯＳ的情况类似，当中心静止质量密度较小时，这一行逡逑为有可能出现反转趋势。例如
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.6
本文编号：2618381
【图文】：
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【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.6
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 吕君丽;孙纬武;;Determining the long living quasi-normal modes of relativistic stars[J];Chinese Physics B;2011年04期
本文编号：2618381
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