致密物质声速与中子星性质研究

论文摘要

中子星的性质主要由物态方程决定,结合星体结构方程（TOV方程）,可理论研究中子星的可观测参数,如质量M、半径R。然而,由于高密非对称核物质核核相互作用的复杂性,目前人们对高密非对称核物质的物态方程的认识还相当有限。这就使得人们想要直接通过物态方程信息来研究中子星的性质遇到阻碍。但从另一方面考虑,恒星内的声速作为反映星体内部物质的不可压缩性和物态方程软硬程度的重要参数,其上限可决定中子星理论上的最大质量。结合天文观测数据,可进一步对物态方程做出约束。因此通过研究中子星声速来理解中子星的性质一直是核物理与天体物理的重要课题。本文为了探究中子星性质对局域的物态方程的依赖性,利用逐段修改物态方程的方法,分别研究了不同密度段物态方程对中子星整体性质的影响,尤其是对典型质量中子星（1.4 M⊙）半径及最大质量的影响。研究进一步证实了在2倍饱和核密度附近的物态方程对典型质量中子星的半径有显著影响。进一步分析了中子星的质量-半径关系（M-R）曲线特征及其斜率（dM/dR）对物态方程的依赖性,发现dM/dR主要由饱和核密度以上的中子星物质的物态方程决定。另外,本文基于目前中子星最大精确观测质量（2.01±0.04M⊙）的约束,探究了声速上限可能的最低值。采用一组依赖于模型的物态方程,并通过构造的物态模型来描述所采用的原始物态的高密度部分,由此得到声速的上限可以低至0.538c（其中c是光速）。为了消除个别物态方程的选择对结果造成的影响,我们又采用一组多参数化的物态方程来研究这个问题,并获得了可能的最低声速上限0.574c。此外,我们半经验地分析了中子星质量-半径关系的曲线特征,发现M-R曲线的形状主要取决于0.3-1M⊙中子星序列对应的中心密度下的声速。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 恒星演化与中子星的形成
•   1.2 中子星的观测与理论研究现状
•   1.3 致密物质声速对中子星性质研究的意义
• 第二章 中子星的物态方程与星体结构方程
•   2.1 中子星的物态方程
•     2.1.1 中子星的内部结构与组成
•     2.1.2 中子星的物态方程及其微观模型
•     2.1.3 致密物质的声速及因果律
•   2.2 静态球对称理想流体静力学平衡方程
•   2.3 本章小结
• 第三章 局域物态方程与中子星整体性质
•   3.1 中子星典型物态方程
•   3.2 局域物态方程与中子星整体性质的关系
•     3.2.1 局域物态对中子星质量、半径的影响
•     3.2.2 中子星质量-半径关系曲线的斜率dM/d R
•   3.3 本章小结
• 第四章 致密物质声速对中子星性质的影响
•   4.1 致密物质声速对中子星整体性质的影响
•     4.1.1 因果律对中子星最大质量的约束
•     4.1.2 探究声速连续对中子星性质的影响
•     4.1.3 中子星质量-半径关系曲线对声速的依赖性
•   4.2 致密物质声速上限的研究
•     4.2.1 基于观测质量计算声速上限的最低值
•     4.2.2 基于多参数化物态方程计算声速上限
•   4.3 声速上限对中子星物态方程的约束
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢
• 附件

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张娜

导师: 文德华

关键词: 中子星,物态方程,声速

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 华南理工大学

分类号: P145.6

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001958

总页数: 68

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