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快速旋转夸克星的全广义相对论模拟:振荡模式与普适关系

广义相对论与量子宇宙学 2023-09-08 v2 高能天体物理现象 计算物理

摘要

(删节版)由于星体表面存在强密度间断,奇异夸克星(QSs)的数值模拟具有挑战性。本文报道了快速旋转QSs的成功模拟,并在全广义相对论下研究了其振荡模式。在数值相对论代码\texttt{Einstein Toolkit}基础上,我们实现了保正Riemann解算器和类尘埃大气来处理表面的密度间断。通过对接近开普勒极限的旋转QSs进行稳定演化并提取其振荡模式,我们证明了数值方法的鲁棒性。我们聚焦于四极l=m=2l=|m|=2 ff模式,并研究其是否仍能满足近期针对旋转中子星(NSs)提出的普适关系。我们发现所提三个关系中的两个仍可被旋转QSs满足。对于剩余被破坏的关系,我们通过引入无量纲自旋参数jj提出了一个新的关系以统一NS与QS数据。还通过解析ff模式频率研究了旋转QSs的缓慢不稳定性的起始。与先前NSs的结果相同,我们发现对于恒定中心能量密度序列,当星体角速度Ω3.4σ0\Omega \approx 3.4 \sigma_0时,QSs对Chandrasekhar-Friedman-Schutz不稳定性变得不稳定,其中σ0\sigma_0为对应非旋转构型的模式频率。对于黏滞驱动的不稳定性,我们发现对于恒定中心能量密度和恒定重子质量序列,当j0.881j\approx 0.881时QSs变得不稳定。如此高的jj值在实际旋转NSs达到开普勒极限前无法达到。

关键词

引用

@article{arxiv.2307.01598,
  title  = {Fully general relativistic simulations of rapidly rotating quark stars: Oscillation modes and universal relations},
  author = {Kenneth Chen and Lap-Ming Lin},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01598},
  year   = {2023}
}

备注

22 pages, 20 figures