从剖析标度恒星结构方程中获得超密物质的新见解

广义相对论 (GR) 在中子星 (NSs) 中实现的强场引力使得超密中子星物质的物态方程 (EOS) $P(\varepsilon)$ 本质上是非线性的，并将 $\phi\equiv P/\varepsilon$ 的上限细化为远小于狭义相对论 (SR) 对线性 EOS 的要求，其中 $P$ 和 $\varepsilon$ 分别是所考虑系统的压力和能量密度。具体而言，通过解析剖析标度 Tolman--Oppenheimer--Volkoff (TOV) 方程的内在结构，在不使用任何输入核 EOS 的情况下，获得了紧致界限 $\phi\lesssim0.374$。从这一新颖分析中获得的新见解为中子星核心中冷超密物质的特性（例如声速平方 $s^2=\d P/\d\varepsilon$ 和迹反常 $\Delta=1/3-\phi$ 的密度分布）提供了不依赖于 EOS 模型的约束。利用描述中子星理论中的引力-物质对偶性，我们研究了引力对中子星中超密物质 EOS 的影响。特别是，我们表明中子星质量 $M_{\rm{NS}}$、半径 $R$ 及其紧致度 $\xi\equiv M_{\rm{NS}}/R$ 随其中心压力和能量密度的特定组合（包含其中心 EOS）进行标度。因此，关于中子星这些特性的观测数据可以直接约束中子星中心 EOS，而无需依赖任何特定的核 EOS 模型。