论中子星中的声速

确定致密星中的声速 $c_s$ 是一个重要的开放问题，对大密度下物质的行为乃至中子星引力波辐射有诸多影响。为此，我们构建了超过 $10^7$ 个具有连续声速的状态方程(EOSs)，并建立了超过 $10^8$ 个不仅与核理论和微扰 QCD 一致、也与天文观测一致的非旋转恒星模型。由此我们发现，具有亚共形声速（即星内 $c^2_s < 1/3$）的 EOSs 原则上可能但实践中极不可能，仅占我们样本的 $0.03\%$。因此，自然可以预期星体内部某处 $c^2_s > 1/3$。利用我们的大样本，我们得到了具有 $1.4$ 和 $2.0$ 太阳质量的代表性中子星半径在 $95\%$ 可信度下的估计：$R_{1.4}=12.42^{+0.52}_{-0.99}\,{\rm km}$、$R_{2.0}=12.12^{+1.11}_{-1.23}\,{\rm km}$，以及 GW170817 事件的双星潮汐形变能力 $\tilde\Lambda_{1.186}=485^{+225}_{-211}$。有趣的是，我们的半径下限与基于极不同论证（即阈值质量）推导出的预言非常吻合。最后，我们提供了以啁啾质量函数形式确定 $\tilde\Lambda$ 最小值与最大值的简单解析表达式。