广义相对论框架下的均匀旋转白矮星

在广义相对论框架内分析了均匀旋转白矮星（RWDs）的性质。应用 Hartle 形式体系构建爱因斯坦方程的内部和外部解。白矮星物质由相对论性 Feynman-Metropolis-Teller 状态方程描述，该方程通过自洽的相对论方式考虑了原子核的有限尺寸、库仑相互作用以及弱电平衡，从而推广了 Salpeter 的状态方程。计算了 RWDs 的质量 $M$、半径 $R$、角动量 $J$、偏心率 $\epsilon$ 和四极矩 $Q$ 随中心密度 $\rho_c$ 和旋转角速度 $\Omega$ 的变化关系。在考虑质量抛射极限、逆$\beta$衰变不稳定性以及由恒定 $J$ 序列的转折点建立的边界（该边界区分稳定与长期不稳定构型）的情况下，构建了 RWDs 的稳定性区域（$J$-$M$ 平面）。我们发现，对于 $^{4}$He、$^{12}$C、$^{16}$O 和 $^{56}$Fe 白矮星，最小旋转周期分别约为 0.3、0.5、0.7 和 2.2 秒，最大质量分别约为 1.500、1.474、1.467 和 1.202 $M_\odot$。利用转折点方法，我们发现 RWDs 确实可能存在轴对称不稳定性，并给出了发生该现象的白矮星参数范围。我们还构建了固定化学成分的 RWDs 恒定静止质量演化轨迹，并表明，通过损失角动量，亚钱德拉塞卡 RWDs（质量小于最大静态质量）根据其初始质量和旋转周期可能经历自旋加速和自旋减速阶段，而超钱德拉塞卡 RWDs（质量大于最大静态质量）仅经历自旋加速。