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从 GW170817 观测可对中子星最大质量施加何种约束?

高能天体物理现象 2020-05-06 v3

摘要

首个在引力波中探测到的双中子星并合事件 GW170817 的并合后产物依赖于中子星状态方程(EoS),且尚未明确确定。我们一般性地讨论了基于观测以及快速旋转中子星的一些与 EoS 无关的普适关系,可对非旋转中子星的最大质量 MTOVM_{\rm TOV} 施加的约束。若并合产物在短暂的超大质量中子星(HMNS)阶段后成为黑洞,我们推导出在 2σ\sigma(1σ\sigma)水平上 MTOV<2.090.09+0.11(0.04+0.06)MM_{\rm TOV} < 2.09^{+0.11}_{-0.09}(^{+0.06}_{-0.04}) M_{\odot}。数据也允许大质量中子星(MNS)的情况,即超质量中子星(SMNS)甚至稳定中子星(SNS)。对于 SMNS 情况,我们推导出 2.090.09+0.11(0.04+0.06M)MTOV<2.430.08+0.10(0.04+0.06)M2.09^{+0.11}_{-0.09}(^{+0.06}_{-0.04} M_{\odot}) \leq M_{\rm TOV}< 2.43^{+0.10}_{-0.08}(^{+0.06}_{-0.04}) M_{\odot};对于 SNS 情况,在 2σ2\sigma1σ1\sigma)置信水平上 MTOV2.430.08+0.10(0.04+0.06)MM_{\rm TOV} \geq 2.43^{+0.10}_{-0.08}(^{+0.06}_{-0.04})M_{\odot}。在 MNS 情况下,我们还通过考虑不同的 MNS 存活时间(例如并合后 300 s、1 d 和 155 d,如各种观测论证所建议),讨论了影响自旋演化历史的中子星参数(表面偶极磁场强度 BpB_p 和椭率 ϵ\epsilon)的约束。我们发现,一旦形成 SMNS,在不违反电磁(EM)观测约束的情况下,总存在一组 (Bp,ϵB_p, \epsilon) 参数使得 SMNS 能够存活 300 s、1 d、155 d 甚至更久。

关键词

引用

@article{arxiv.1912.06369,
  title  = {What constraints on the neutron star maximum mass can one pose from GW170817 observations?},
  author = {Shunke Ai and He Gao and Bing Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.06369},
  year   = {2020}
}

备注

12 pages, 4 figures, Accepted for publication on The Astrophysical Journal