包含强、弱、电磁和引力相互作用的完全相对论性理论中的中子星平衡位形

我们在广义相对论框架下，考虑强、弱、电磁和引力相互作用，建立了中子星的平衡方程。核相互作用通过交换σ、ω和ρ虚介子来描述。平衡条件由我们最近发展的基于爱因斯坦-麦克斯韦-托马斯-费米方程的理论框架给出，同时要求整个位形中粒子的广义相对论费米能量（“克莱因势”）为常数。在零温度下，针对核模型的选定参数化，对方程进行了数值求解。解导致了恒星的新结构：在超核密度下有一个带正电的核，周围环绕着厚度约为$\hbar/(m_e c)$的相反电荷电子分布，以及在较低密度下的中性壳层。核内部存在深度约为$m_\pi c^2/e$的库仑势阱。从核到壳层过渡时克莱因势的恒定，要求存在超临界电场$\sim (m_\pi/m_e)^2 E_c$，其中临界场$E_c=m^2_e c^3/(e \hbar)$。在边界界面处，电子化学势和密度下降到$\mu^{\rm crust}_e < \mu^{\rm core}_e$和$\rho_{\rm crust}<\rho_{\rm core}$。对于每个中心密度，存在一整个系列的核-壳层界面边界，以及相应的一整个系列具有不同质量和厚度的壳层。$\rho_{\rm crust}=\rho_{\rm drip}\sim 4.3\times 10^{11}$ g/cm$^3$的位形区分了有内壳层和没有内壳层的中子星。我们给出了$\rho_{\rm crust}=\rho_{\rm drip}$情况下新的中子星质量-半径关系，并将其与Tolman-Oppenheimer-Volkoff处理得到的结果进行了比较和对比。