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利用中子星 f 模振荡引力波约束核参数

高能天体物理现象 2023-10-10 v2 广义相对论与量子宇宙学 核理论

摘要

中子星(NS)中不稳定准正则模发出的引力波(GW)有望在现有 GW 探测器灵敏度提升或下一代 GW 探测器下被探测到,因此可用于研究中子星内部。假设孤立脉冲星中存在典型脉冲星自转突变能量的 f 模激发,并考虑 A+(在第 5 观测运行设计灵敏度下运行的升级版 LIGO 探测器)与爱因斯坦望远镜(ET)的潜在 f 模引力波候选源,我们在贝叶斯框架下展示了中子星星震学的反问题,以约束核参数与中子星状态方程(EOS)。我们在相对论平均场形式体系下描述中子星内部。以自转突变脉冲星为例,我们发现对于 A+ 与 ET 中的单次事件,在核参数中,核子有效质量(mm^*)在 90% 可信区间(CI)内可分别被限制到 10%10\%5%5\% 以内。同时,不可压缩性(KK)与对称能斜率(LL)仅受到宽松约束。考虑 A+ 与 ET 中的多次(10 次)事件,所有核参数均被良好约束,尤其是 mm^*,在 A+ 与 ET 中可分别约束至 3% 与 2%。我们还估计了 1.4M1.4M_{\odot} 中子星的可观测量(如半径(R1.4MR_{1.4M_{\odot}})、f 模频率(f1.4Mf_{1.4M_{\odot}})、阻尼时间(τ1.4M\tau_{1.4M_{\odot}}))以及若干 EOS 性质(包括声速平方(cs2c_s^2))的不确定性。

关键词

引用

@article{arxiv.2306.04626,
  title  = {Constraining nuclear parameters using Gravitational waves from f-mode Oscillations in Neutron Stars},
  author = {Bikram Keshari Pradhan and Dhruv Pathak and Debarati Chatterjee},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2306.04626},
  year   = {2023}
}

备注

Accepted for publication in the Astrophysical Journal (APJ). 17 pages and 9 figures