中子星并合中直接黑洞形成的系统性研究
高能天体物理现象
2021-06-09 v2
摘要
本研究通过双星阈值质量M_thr表征中子星（NS）并合的坍缩行为，即直接黑洞（BH）形成的条件，我们通过相对论流体动力学模拟对40个状态方程（EoS）模型确定了该阈值。M_thr可由涉及非转动NS恒星参数的多种拟合公式很好地描述。利用这些关系，我们计算出当前与未来的并合探测在揭示并合产物信息方面对NS半径与潮汐形变能力施加了哪些约束。我们系统性地研究了双星质量比q=M_1/M_2的影响，并汇集了基于不同先验知识假设的不同拟合。我们找到了包含显式q依赖的M_thr拟合公式，其在0.7<=q<=1的宽广范围内有效，且紧致程度几乎与固定质量比的关系相当。对于除极端情形外的大多数EoS模型，非对称并合的M_thr等于或小于等质量双星的情形。双星质量不对称性对M_thr的影响随质量比越极端而越强，而当q偏离1较小时M_thr近似恒定。我们描述相变到退禁闭夸克物质会在坍缩行为上留下特征印记。夸克物质的存在可降低遗迹的稳定性，从而相对于纯强子参考模型降低M_thr。将系统的阈值质量M_thr与其潮汐形变能力Lambda_thr进行比较，可得到这两种量的特殊组合，其中M_thr相对于Lambda_thr特别小。因此，对这两个量的联合测量可指示夸克退禁闭的起始。我们指出了M_thr与高质量NS恒星性质之间新的单变量关系，可用于直接的EoS约束或一致性检验。（节略）
引用
@article{arxiv.2010.04461,
title = {Systematics of prompt black-hole formation in neutron star mergers},
author = {Andreas Bauswein and Sebastian Blacker and Georgios Lioutas and Theodoros Soultanis and Vimal Vijayan and Nikolaos Stergioulas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.04461},
year = {2021}
}
备注
35 pages, 13 figures, 14 tables, accepted for publication in Phys. Rev. D