$f(R)$引力中静态中子星的最大重子质量

我们在$f(R)$引力的框架下研究了静态中子星重子质量上限的预测。我们使用最流行的$f(R)$引力模型，即$R^2$引力，并采用若干现实状态方程以及一个理想状态方程（即因果极限状态方程）来计算静态中子星的最大重子质量。我们的动机基于如下事实：重子质量大于静态中子星构型最大质量的中子星不可避免地会坍缩为黑洞。因此，通过我们的分析，我们进一步阐明$R^2$引力中静态中子星最大重子质量的预测，这反过来又加深了我们对神秘质量间隙区域的理解。正如我们所展示的，本文研究的大多数状态方程的重子质量位于质量间隙区域$M\sim 2.5-5 M_{\odot}$的下限，但有趣的是，我们发现的最大重子质量的最高值约为$M\sim 3 M_{\odot}$。这一质量上限在其他语境中也作为静态中子星引力质量的最大极限出现。结合涉及重子质量和引力质量的这两个结果，我们指出静态中子星的引力质量不能大于三个太阳质量，而基于本工作的最大重子质量结果，我们可以明确地说，天体物理黑洞在$M\sim 2.5-3 M_{\odot}$范围内的质量下限是极有可能的。这反过来意味着，在$R^2$引力背景下，中子星的最大质量很可能位于$M\sim 2.4-3 M_{\odot}$范围的下限。因此，我们的工作进一步支持了广义相对论关于中子星引力质量不能大于$3M_{\odot}$的论断。