通过动力学时空模型中的 f 模式振荡与阻尼探测中子星结构

引力波与电磁观测可为中子星内部超核密度物质的性质提供新见解。电磁与引力波探测仪器的改进持续提升其测量中子星质量、半径与潮汐形变能力的精度。这些更好的测量对核密度以上冷物质的物态方程施加了更紧的约束。在本文中，我们讨论一种互补方法，通过对非线性基频本征模式（f 模式）及其随时间衰减的模型预言来洞察中子星结构，这被认为是由中子星双星中随时间变化的潮汐所诱发。基于将 f 模式性质与中子星结构相关联的开创性研究，我们利用数值相对论模型在非微扰区域系统地研究这一联系。使用一套振荡 TOV 星的完全相对论数值相对论模拟，我们确立了精确计算 f 模式振荡频率与阻尼时间所需的数值精度蓝图，我们期望这能为双星情形需求提供良好指导。我们表明所得 f 模式频率与线性微扰理论的既有结果相符，但阻尼时间在数值误差范围内偏离线性预言。本工作为后续研究奠定基础，这些研究旨在将引力波中 f 模式特征的理论模型及其不确定性与实际引力波数据比较，搜寻高偏心率轨道上的中子星双星，并探测高密度下的中子星结构。