中子星 f 模不稳定性的演化及引力波可探测性

我们研究了快速旋转相对论性恒星中由引力波驱动的 f 模不稳定性的动力学演化。基于线性微扰理论的方法，我们描述了模振幅的演化，并追踪了新生中子星穿过其不稳定性窗口的轨迹。同时考虑了磁场和不稳定 r 模的存在对 f 模不稳定性的影响。我们更详细地研究了两种不同构型：具有典型质量和半径的 N = 1 多方球，以及引力质量 M = 1.98 Msun 的更高质量 N = 0.62 多方球模型。我们研究了具有不同初始自转速率和温度的多种演化过程，并确定了不稳定性期间辐射的引力波。在更高质量的模型中，饱和能量约为 1e-6 Msun c^2 的不稳定 f 模可能产生可被 Advanced LIGO/Virgo 探测器从室女座星系团探测到的引力波信号。当磁场强度高于 1e12 G 时，磁场会影响演化进而影响引力辐射的可探测性；而当该模达到非线性模耦合允许的最大饱和值时，不稳定 r 模的影响将占主导地位。然而，必须更准确地知道 f 模和 r 模的相对饱和振幅，才能对此问题给出确切的结论。从热演化中我们还发现，饱和阶段剪切粘度产生的热量完全平衡了中微子冷却，并阻止恒星进入相互摩擦机制。因此，不稳定性的演化时间更长，恒星通过引力波损失了显著更多的角动量。