利用中子星观测确定壳层厚度、转动惯量和潮汐形变

我们在近期中子星质量和半径测量的背景下，对致密物质物态方程 (EOS) 模型进行了系统评估，以获得中子星结构的宏观图景。我们证明，目前可用的中子星质量和半径测量数据对转动惯量、潮汐形变和壳层厚度提供了强有力的约束。若以 10% 的误差测量 PSR J0737-3039A 的转动惯量，无需其他观测信息，即可将一定密度范围内的 EOS 约束在 50%$-$60% 以内。我们发现，对于 $M=1.4~\mathrm{M}_{\odot}$，潮汐形变介于 0.6 和 $6\times 10^{36}$ g cm$^{2}$ s$^{2}$ 之间（95% 置信度），任何能约束此范围的测量都将为致密物质提供重要限制。对于 $M=1.4~\mathrm{M}_{\odot}$，壳层对转动惯量的贡献占比可高达 10%，这使得壳层拥有足够大的转动惯量储备，即使存在大量超流夹带 (superfluid entrainment)，也能解释 Vela 脉冲星的 glitch 现象。最后，由于物态方程的不确定性，对于固定的质量和半径，壳层厚度至少存在 40% 的变化，这意味着未来关于吸积加热后中子星壳层冷却的模拟需要考虑这一变化。