通过双中子星并合揭示高密度物态方程

我们提出了一种新方法，通过分析双中子星系统并合后阶段发射的引力波，揭示高密度中子星物质的物态方程。该方法依赖于在预期探测最可能的质量范围内，对具有不同（相对较低）质量的双星系统在并合后阶段的峰值频率进行少量探测。基于此类观测，人们可以构建该质量范围内峰值频率随双星质量变化的导数。通过对大量物态方程下的双中子星并合进行详细研究，我们表明可以将上述信息外推至最高可能质量（即双中子星并合中形成黑洞的阈值质量）。进而，这使得人们能够以 0.1 M_sun 以内的精度经验性地确定冷非旋转中子星的最大质量，同时将其半径确定在百分之几的误差范围内。结合对质量为 1.6 M_sun 的冷非旋转中子星半径的测定（精度在百分之几以内，如 Bauswein 等人，PRD, 86, 063001, 2012 所示），可以在大量候选者中明确区分出特定的候选物态方程。我们的方法特别具有吸引力，因为它能同时揭示物态方程的中等密度和极高密度部分，从而即使在典型中子星质量下质量 - 半径关系相似，也能对其进行区分。此外，我们的方法还允许以百分之几的精度推导冷非旋转中子星的最大中心能量密度和最大中心静止质量密度。