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多晶体中子星克尔压模的约束:Hashin-Shtrikman 变分方法

高能天体物理现象 2025-09-05 v1 太阳与恒星天体物理 等离子体物理

摘要

中子星克尔的弹性属性被认为在中子星各种现象(故障、振荡、引力波辐射)中发挥关键作用,必须进行定量描述以建模这些现象。该描述的基本问题与克尔的多晶体性质相关:类似于陆地材料,弹性模量严格来说取决于晶粒的形状和取向,但对于克尔来说,这些值是未知的。因此,通常需要做出假设来预测弹性属性或约束其可能的范围。本文遵循普遍认为的假设,即克尔(局部)各向同性,从而可用两个(有效)参数来描述弹性属性:体积模和剪切模。体积模由 Voigt-Reuss 界限确定,而我们首次在致密星体天体物理学中应用变分 Hashin-Shtrikman 方法来约束剪切模,基于不存在晶粒取向相关性的假设。我们分析考虑电子屏蔽和核运动的单组分克尔的 Hashin-Shtrikman 界限,以及两组分静止晶体。特别是,我们在所述假设下演示了有效剪切模应低于通常应用于天体物理学文献的 Voigt 估计值。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.12266,
  title  = {Constraining shear modulus of polycrystalline neutron star crust: Hashin-Shtrikman variational approach},
  author = {Nikita A. Zemlyakov and Andrey I. Chugunov},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.12266},
  year   = {2025}
}

备注

Accepted for publication in Phys. Rev. D; 12 pages, 4 figures