相对论带电球：致密星、紧致性与稳定构型

本文旨在探索一类由带电理想流体构成的相对论带电球的静态恒星平衡构型。通过求解Einstein-Maxwell场方程，我们考虑一个具体化的度规势，即Buchdahl ansatz [Phys. Rev. 116, 1027 (1959)]，随后使用一个简单变换。研究通过将内部区域与Riessner-Nordström度规作为外部解进行匹配而展开。带电球的物质内容满足所有能量条件和流体静力平衡方程，即带电情形下的修正Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV)方程得以维持。此外，我们还讨论了带电球的一些重要性质，如总电荷、质量-半径关系、表面红移和声速等被加以分析。所得解通过图形表示呈现，为更真实可行的恒星结构提供了有力证据。将所得结果与具有相似质量和半径的类似天体进行比较，如SAX J1808.4-3658、4U 1538-52、PSR J1903+327、Vela X-1和4U1608-52。还注意到，给定变换下的Buchdahl ansatz仅在带电情形且$0 < K < 1$时提供物理上可行的解，此时密度和压力在中心处最大并单调减小至边界。所得结果从理论和天体物理尺度上对于分析白矮星、中子星、玻色子星和夸克星等其他致密天体也十分重要。