利用引力波观测测量中子星物态方程

我们报告了一项首次研究的结果，该研究利用数值模拟来估计通过双中子星旋近的引力波观测测量中子星物态方程参数的精度。模拟使用了Shibata和Uryū的演化和初始数据代码来计算中子星的最后几个轨道及并合过程，其中物质由参数化的物态方程描述。先前的工作建议使用有效截止频率来约束物态方程。然而，我们发现，通过测量晚期旋近过程中产生的引力波波形与点粒子极限的偏离，可以获得更高的精度。当恒星接近最终俯冲和并合时，对于较小的中子星致密度（中子星质量与其半径之比），引力波相位累积更快。我们估计，现实的物态方程将导致引力波波形与点粒子旋近波形在有效距离（即产生等效波形振幅的最佳取向和位置系统的距离）为100 Mpc或更小时可区分。正如Lattimer和Prakash所指出的，中子星半径与略高于核密度的压强密切相关。我们的结果表明，频率在500至1000 Hz之间的宽带引力波观测将约束这一压强，并且我们估计了其可测量的精度。相关的半径可测量性初步估计表明，在100 Mpc处，半径可确定到约1 km的精度。