中子星性质及其核心的状态方程

目前很少有使用同一核模型描述核心与壳层的中子星物质的统一状态方程。然而，研究表明，使用非统一状态方程并在壳层与核心之间采用简化匹配，会引入半径确定的不确定性，该不确定性可能大于下一代 X 射线卫星的预期精度。我们旨在消除中子星的质量和半径对壳层详细模型以及壳-核匹配过程的依赖。我们求解中子星壳层的流体静力平衡近似方程，得到一个精确的半径公式，该公式仅依赖于核心的质量和半径、核-壳界面处的重子化学势以及壳层表面的重子化学势。对于完全吸积的壳层，还需要每个吸积核子的总深部壳层加热值。对于典型的中子星质量，该近似方法能以约 0.1%（约 10 米，相当于壳层厚度 1% 的不准确性）的误差确定中子星半径。该形式体系适用于具有催化壳层或完全吸积壳层的中子星。两种模型间中子星半径的差异与深部壳层加热导致的总能量释放成正比。对于给定的描述中子星核心的稠密物质模型，中子星半径可以准确确定，且与壳层模型无关，其精度远好于下一代 X 射线卫星预期的约 5%。这规避了当使用壳层与核心的非统一状态方程时可能出现的半径不确定性问题。