真实中子星的解析I-Love-C关系
广义相对论与量子宇宙学
2020-09-28 v4 高能天体物理现象
摘要
近期利用射电、X射线与引力波对中子星(NS)的观测已开始约束核物质在核饱和密度之上的状态方程(EoS)。令人惊讶的是，存在连接NS某些整体性质的近似普适关系，这些关系对底层EoS不敏感，并在探测包括核物理与引力物理在内的基础物理中有重要应用。迄今为止，针对真实NS普适关系的解析工作仍然缺乏，而这或许能增进对普适性起源的理解。本文我们聚焦于紧致度(C)、转动惯量(I)与潮汐形变（与Love数相关）之间的普适关系，并推导解析的近似I-Love-C关系。为此，我们从一个准确描述非旋转真实NS的扩展Tolman VII模型出发，解析地构造缓慢旋转/潮汐形变NS解，从而在紧致度之上提取转动惯量与潮汐形变。我们通过围绕牛顿极限展开场方程并保留至恒星紧致度的6阶，解析求解这些方程。基于这些解析解，我们能够从数学上证明先前数值发现的I-C与Love-C关系中的O(10%) EoS差异，以及I-Love关系中的O(1%)差异。我们的新解析关系比先前工作中针对常密度星推导的解析关系，更准确地符合真实NS的数值结果（尤其是I-C与Love-C关系）。基于这些解析发现，我们将I-C与Love-C关系普适性的一个可能起源归于：真实NS的能量密度可近似为二次函数，正如Tolman VII解的情形。
引用
@article{arxiv.2003.10498,
title = {Analytic I-Love-C relations for realistic neutron stars},
author = {Nan Jiang and Kent Yagi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.10498},
year = {2020}
}
备注
Corrections on Fig.1 and Fig.2, in which the correct curve corresponding to constant density case(Love-C panel) replaced the wrong one