超密物质的多信使约束

近期中子星(NS)观测的快速进展为约束极端条件下强相互作用物质的性质提供了巨大潜力。为充分利用当前观测输入并研究未来对 NS 质量、半径和潮汐形变能力的观测影响,我们分析了一大批随机生成的可靠 NS 物质状态方程(EoS)及相应的旋转恒星结构。我们讨论了涉及引力波(GW)事件 GW170817 的并合产物、GW190814 中的双体并合组分以及脉冲星 PSR J0740+6620 半径测量等各类假说与测量对 EoS 的兼容性和影响。我们得到了刚性旋转 NS 无量纲自旋的上限 $|\chi| < 0.81$、NS 紧致度的上限 $GM/(Rc^2) < 0.33$,并发现 GW170817 中遗迹最终坍缩为黑洞这一保守假说强烈约束了 EoS 与 NS 的最大质量,意味着 $M_\text{TOV} < 2.53 M_\odot$(若假设产生了超大质量 NS,则 $M_\text{TOV} < 2.19 M_\odot$)。此外,我们推导了潮汐形变能力随 NS 质量变化的新的下限,并给出了可用于参数估计设先验及判别未来低质量 GW 事件中涉及的是中子星还是其他致密天体的拟合公式。最后,我们发现 NICER 近期关于大质量 NS PSR J0740+6620 半径的结果对 EoS 行为施加了强约束,且所指出的半径值 $R(2M_\odot) \gtrsim 11$ km 与 NS 物质中适度的声速相容,从而与大质量 NS 中存在夸克物质核相容。