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中子星是否被压碎?重力磁场潮汐场作为二体诱导坍缩机制

天体物理学 2009-11-13 v3 广义相对论与量子宇宙学

摘要

Wilson、Mathews 和 Marronetti 对二体中子星的数值模拟表明,虽然在孤立状态下稳定的中子星在放入二体后可被压碎成黑洞。这一说法令人惊讶,因为它与牛顿意义上中子星在二体中应更稳定的预期相悖。Flanagan 发现的误差后,Wilson 和 Mathews 纠正后发现中子星的压缩显著减少但未消除。这促使我们提出一般性问题:在何种情况下,广义相对论潮汐相互作用可导致原本稳定的中子星被压缩?我们发现,如果非旋转中子星具备电流二极子矩,与重力磁场潮汐场的相互作用可在星体上产生压缩力。如果该电流二极子由重力磁场潮汐场诱导,则其与潮汐场之间由称为引力磁场爱数(gravitomagnetic Love number)的方程式-状态相关常数所决定。这类似于牛顿爱数(Newtonian Love number),后者将牛顿潮汐场强度与星体诱导质量二极子矩的关系。压缩力几乎永远不会大于稳定中子星免受坍缩的牛顿潮汐相互作用。在中子星本身已存在电流二极子的情况下(可能作为数值模拟的副产品),压缩力可超过稳定作用,导致星体中心密度增加。此增加极小(<~1%),但原则上可导致接近最大质量的星体发生引力坍缩。

关键词

引用

@article{arxiv.astro-ph/0510668,
  title  = {Are neutron stars crushed? Gravitomagnetic tidal fields as a mechanism for binary-induced collapse},
  author = {Marc Favata},
  journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0510668},
  year   = {2009}
}

备注

26 pages, 7 figures, published in Phys. Rev. D. V3: several minor changes made to match published version