从中子星观测量到物态方程 I：一种最优参数化方法

中子星质量、半径以及不久的将来转动惯量的测量数量不断增加且精度日益提高，为精确确定中子星物态方程提供了可能。促进观测量与物态方程之间映射的一种途径是对后者进行参数化。本文提出了一种对任何物理上允许的物态方程进行参数化优化的通用方法。我们使用包含物理上多样且极端行为的模拟物态方程，通过最小化质量、半径和转动惯量等观测量的误差，来检验我们的参数化方法再现恒星整体性质的能力。我们发现，采用分段多方过程并在约1至8倍核饱和密度之间用五个基准密度点对物态方程进行采样，能以最少的参数获得最优误差。具体而言，对于极端模拟物态方程，它能将所假设物态方程的半径再现至误差小于0.5公里；对于42个有物理动机的物态方程样本中的95%，误差小于0.12公里。这种参数化方法还能将最大质量再现至误差在0.04太阳质量以内，并且对于样本中95%的物态方程，能将一颗1.338太阳质量中子星的转动惯量再现至误差小于10%。