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状态方程对核坍缩超新星中引力波的依赖关系

高能天体物理现象 2022-01-05 v1 核理论

摘要

引力波(GWs)为洞察核坍缩超新星(CCSNe)中中子星(NSs)与黑洞的诞生地提供了无遮挡的视角。描述这些致密环境的核状态方程(EOS)尚不确定,其表述差异会影响 CCSNe 模拟中的原中子星(PNS)与反弹后动力学,进而改变 GW 辐射。我们利用 Skyrme 型 EOS 进行 CCSNe 的轴对称模拟,研究 GW 信号与 PNS 对流区如何受两个实验可触及的 EOS 参数影响:(1)核子有效质量 mm^\star,它设定 EOS 的热依赖至关重要;(2)同位旋标量不可压缩模 KsatK_{\rm{sat}}。虽然 KsatK_{\rm{sat}} 影响甚微,但由于 mm^\star 越大 PNS 因热压降低而收缩更快,GW 的峰值频率表现出强烈的有效质量依赖。这些更致密的 PNS 也表现出更多中微子加热,驱动更早的爆发,并通过吸积羽流撞击 PNS 激发振荡而与 GW 振幅相关。我们探究 GW 的空间起源,并展示 GW 辐射的频率-径向分布与扰动分析之间的一致性。我们不排除由 PNS 对流从下方 overshoot 作为模拟中另一中等强度的激发机制。我们还研究了有效质量与自转的联合效应。在所有模拟中,我们发现近 \sim1250 Hz 处存在功率隙,探究其起源并报告其对 EOS 的依赖。

关键词

引用

@article{arxiv.2106.09734,
  title  = {Equation of State Dependence of Gravitational Waves in Core-Collapse Supernovae},
  author = {Oliver Eggenberger Andersen and Shuai Zha and André da Silva Schneider and Aurore Betranhandy and Sean M. Couch and Evan P. O'Connor},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2106.09734},
  year   = {2022}
}

备注

21 pages, 14 figures