天体物理学 > 高能天体物理现象
[提交于 2023年11月23日
(v1)
,最后修订 2024年4月30日 (此版本, v2)]
标题: 最重中子星的质量和半径:状态方程及微扰QCD的探针
标题: Mass and radius of the most massive neutron star: The probe of the equation of state and perturbative QCD
摘要: 近期,有研究声称引力波事件GW190425与快速射电暴FRB 20190425A存在关联,并推测其残骸为高度磁化的中子星(NS)。 鉴于FRB 20190425A的出现延迟时间($\sim 2.5$-h),均匀旋转的超质量磁星更受青睐,因为差速自转会在磁制动作用下迅速终止。 非旋转NS的最大引力质量($M_{\rm TOV}$)为$\approx 2.77M_\odot$,这与当前包含微扰量子色动力学(pQCD)信息的状态方程(EOS)约束所获得的相对较低的$M_{\rm TOV}\approx 2.25M_\odot$存在强烈矛盾。 然而,目前中子星的质量-半径和质量-潮汐变形率测量数据本身并不能充分排除高$M_{\rm TOV}$的可能性。 通过进行状态方程约束的模拟测量,我们发现,如果能精确确定类似PSR J0740+6620的中子星半径($2\%$),则有可能区分低和高$M_{\rm TOV}$场景。 我们进一步探讨了利用未来的大质量中子星观测或确定$M_{\rm TOV}$和/或$R_{\rm TOV}$来解决施加 pQCD 约束的适当密度问题的前景。结果表明,测量类似于 PSR J0740+6620 的中子星半径不足以探测接近 5 倍核饱和密度的 EOS,此时 pQCD 提供的信息变得相关。无论如何,额外精确的$M_{\rm TOV}$测量可以为该密度下的 EOS 提供见解。事实上,假设 GRB 170817A 的中心引擎是通过超质量中子星坍缩形成的黑洞,则由此产生的$M_{\rm TOV}\approx 2.2M_\odot$大大软化了最重中子星中心的 EOS,这有利于在超出当前中子星所能达到的密度下施加 pQCD 约束。
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