广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2023年9月1日
(v1)
,最后修订 2024年6月6日 (此版本, v4)]
标题: 正则化4D爱因斯坦-高斯-博内引力中具有统一相互作用状态方程的夸克星
标题: Quark stars with a unified interacting equation of state in regularized 4D Einstein-Gauss-Bonnet gravity
摘要: 自四维爱因斯坦高斯-博内(4DEGB)引力与标量场耦合的适定极限 $D\rightarrow 4$ 被推导出以来,人们对其作为爱因斯坦广义相对论替代方案的兴趣逐渐增加。我们利用修改后的托尔曼-奥本海默-沃尔科夫(TOV)方程来研究4DEGB引力下的夸克星结构,并采用一种新颖的相互作用夸克物质状态方程来描述其恒星结构。我们发现,增加高斯-博内耦合常数 $\alpha$ 或相互作用参数 $\lambda$ 都会倾向于增大由该理论描述的夸克星的质量-半径曲线,从而使得给定的中心压力可以支持更大的夸克星。这些结果同样适用于 $\lambda < 0$ 的情况,在这种情况下,增加相互作用效应的幅度反而会减小质量和半径。此外,我们在两种情况下都解析地确定了临界中心压力,低于此压力时,由于压力函数没有根,夸克星解不存在。最有趣的是,我们发现夸克星可以在广义相对论的布赫达尔界限和史瓦西半径 $R=2M$ 之下存在,这是因为4DEGB引力中黑洞与致密星之间不存在质量间隙。即使对于很小的 $\alpha$,仍处于当前观测限制范围内,我们发现该理论中的夸克星解能够描述极端致密天体(ECOs),即其半径小于广义相对论所允许的范围的天体。
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