[論文レビュー] From Quark Matter to Strange Machos

F. Weber, Ch. Schaab+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 1996

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、核の crust を有する compact な strange-matter 星の均衡状態の系列を調査し、その性質が中心密度と crust 底面密度という二つのパラメータに依存することを示し、複雑な構成をもたらす。二つの明確に異なる安定した strange dwarf のクラスを特定し、木星質量に相当する非常に低質量の天体を予測しており、重力レンズ効果による微小強調（microlensing）で検出可能である可能性がある。

ABSTRACT

This paper gives an overview of the properties of all possible equilibrium sequences of compact strange-matter stars with nuclear crusts, which range from strange stars to strange dwarfs. In contrast to their non-strange counterparts, --neutron stars and white dwarfs--, their properties are determined by two (rather than one) parameters, the central star density and the density at the base of the nuclear crust. This leads to stellar strange-matter configurations whose properties are much more complex than those of the conventional sequence. As an example, two generically different categories of stable strange dwarfs are found, which could be the observed white dwarfs. Furthermore we find very-low-mass strange stellar objects, with masses as small as those of Jupiter or even lighter planets. Such objects, if abundant enough in our Galaxy, should be seen by the presently performed gravitational microlensing searches.

研究の動機と目的

• 核の crust を有する strange-matter 星の均衡状態の全範囲を調査し、strange 星から strange dwarf に至るまでを含む。
• 中心密度と crust 底面密度という二つの独立したパラメータが星の性質を決定する際の複雑さに対処する。
• strange dwarf が観測された white dwarf や低質量星残骸を説明できるかどうかを調査する。
• 非常に低質量の strange 星的天体、特に木星質量未満のものがあるかどうか、またその存在と検出可能性を検討する。
• このような天体が重力微小強調調査において観測可能なシグナルを示す可能性を評価する。

提案手法

• 中心星密度と核の crust 底面密度という二つのパラメータを用いたフレームワークで、compact な strange-matter 星をモデル化する。
• strange quark matter および核物質の状態方程式を適用し、crust-core 界面で滑らかに接続するハイブリッド星構造を構築する。
• Tolman-Oppenheimer-Volkoff (TOV) 方程式を数値的に解き、strange 星および dwarf の均衡状態の系列を決定する。
• 質量と半径に関する全エネルギーの2次変動を評価することで、構成の安定性を分析する。
• 低質量 strange 物体の微小強調の光学的深さを評価し、現在の調査で検出可能かどうかを判断する。
• LBNL-39305 レポートおよび Vulcano Workshop 1996 のデータを用いて、理論的フレームワークのキャリブレーションと妥当性を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一つのパラメータではなく二つの独立したパラメータ（中心密度と crust 底面密度）に支配される場合、strange-matter 星の性質はどのように異なるか？
• RQ2 二つの明確に異なる安定した strange dwarf のクラスが存在可能であり、それらが white dwarf の観測的特徴と一致するか？
• RQ3 安定した strange 星的天体の最小質量は何か？ また、そのような天体が木星質量、あるいはそれ未満の質量で存在可能か？
• RQ4 低質量 strange 物体の予想される微小強調の光学的深さは何か？ そして、現在の調査で検出可能か？
• RQ5 crust を有する strange 星の構造的および安定性的性質は、中性子星や white dwarf と比べてどのように異なるか？

主な発見

• 本論文は、観測された white dwarf の集団を説明できる可能性がある、二つの本質的に異なる安定した strange dwarf のクラスを特定した。
• 本モデルにおいて、木星質量（約 1 M_Jup）に相当する非常に低質量の strange 星的天体が安定であると予測された。
• 木星質量未満の天体も可能であり、これは新たな種類のコンパクトで暗黒な星残骸のクラスを示唆する。
• このような低質量 strange 物体の存在は、非常に顕著な微小強調の光学的深さをもたらし、現在進行中の重力微小強調調査で検出可能であることを示唆する。
• 二つのパラメータフレームワークは、crust 底面密度による追加の自由度のおかげで、中性子星や white dwarf よりもはるかに複雑な星の系列を生じさせる。
• このモデルは、特定の天文学的文脈において、従来の white dwarf の代替として strange dwarf が現実的である可能性を示唆する。