从质量-半径图的斜率了解中子星组成

本文研究中子星质量-半径曲线的斜率 $dM/dR$，以了解其所携带的关于中子星组成信息，特别是关于是否存在非核子自由度的信息。该研究使用两种大型相对场方程组，其中一种包含核子或核子和超子自由度，并施加了来自 GW170817 以及脉冲星 PSR J0030+0451 和 PSR J0740+6620 的约束。结果表明：i) 一些质量-半径曲线在从一颗太阳质量直至最大质量时表现为负斜率；ii) 其他方程组（EoS）在给定质量范围内（低于最大星体质量）具有正斜率。在所考虑的模型集合中，前者仅包含极少数超子 EoS：总数目中不到 0.5\%的超子星，以及约三分之一的核子 EoS。我们还分析了中子星质量为 1.2、1.4 和 1.8$M_\odot$ 时斜率的符号。只有约 1\%的超子方程组（EoS）在 1.4$M_\odot$ 中子星中预测为负斜率，而超过 90\%的核子星在该质量下具有负斜率。最后，几乎所有星体在 1.8$M_\odot$ 时都具有负斜率。在 1.4$M_\odot$ 中子星中出现正斜率可能表明中子星内部存在非核子自由度。区别不同情景的最关键的核物性质是对称能的曲率。具有正斜率 $dM/dR$ 的核子 EoS 预测最高的值，可超过 100 MeV。