Starobinsky 引力下带因果混合星状物质的超大质量中子星

我们探讨了在 Starobinsky 引力框架下中子星的星体结构，其特征为对 Einstein-Hilbert 作用进行二次修正，$f(R) = R + \alpha R^2$。为保持星体全部分享因果性，我们采用两种相位的混合构建星体物质，其中核心区域由采用 MIT bag model 描述的解离性夸克物质构成，外层由统一的方程状态（如 SLy4、BSk20、BSk21）所描述的 hadronic 物质构成。该框架下，我们推导了具有静态球对称性的修正场方程，并对选定的混合方程状态进行数值积分。我们的分析表明，与一般相对论不同，Ricci 标量在星体表面之外保持非零，并在超过 50 km 的距离逐渐减小至零，而星体表面仍位于 10--12 km 范围内。这种扩展的 Ricci 标量轮廓源于 Starobinsky 引力固有的额外自由度（scalaron），该自由度也为星体外部的引力质量做出了贡献，使得在无限远处测量的 ADM 质量超过星体表面的质量。尽管如此，关键的物理关系（如质量-中心密度和质量-半径关系）仍符合预期。值得注意的是，我们发现中子星的最大稳定质量随 Starobinsky 参数 $\alpha$ 的增大而增大，考虑到快速旋转可使最大质量提高约 20--25%，综合 MIT-BSk21 模型在 $\alpha = 10\,r_g^2$ 时可支持最高达 $2.07 \, M_\odot$ 的 ADM 质量。该理论极限表明，旋转配置可能达到质量阈值范围为 $2.48$ 至 $2.59 \, M_\odot$。