具核子结构的中子星中致密物质的新态

质量达 2 太阳质量的大质量恒星的存在意味着状态方程足够硬，从而能在高中心密度下提供足够高的压强。先前研究表明，若基态以核子为组分，则这种硬状态方程是可能的。我们在具有束缚态夸克的组合核子的手性孤子（skyrmion）模型中证实了这一点。该组合核子中夸克的强束缚可合理视为核子–核子硬核的起源。在此模型中，我们在高密度下发现一种超密物质的“拓扑”新态：它是重叠组合核子（具相对论夸克束缚态的孤子）构成的立方晶体。夸克冻结于唯一态的满带中，该态并非自旋或同位旋的本征态，而是自旋加同位旋的本征态，$\vec S + \vec I = 0$。在此替代模型中，我们发现所有中子星均不含常规“自由”夸克物质。中心密度跨越约 $n_b \sim 1/fm^3$ 阈值重子密度的中子星将变得不稳定，并经历减压（突变）密度不连续而转变为常规夸克物质。随后，星核的收缩将软化状态方程，释放大量引力势能，可产生激波与物质抛射。由于双中子星并合产生的致密态质量大于允许的最大质量，其在转变为黑洞的过程中将伴随喷流与短伽马射线暴。