[論文レビュー] Hybrid equation of state with pasta phases and third family of compact stars I: Pasta phases and effective mixed phase model

Konstantin A. Maslov, D. N. Voskresensky+6 more|arXiv (Cornell University)|Dec 31, 2018

High-Energy Particle Collisions Research被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、相対論的平均場方程式状態を用いて、ハイブリッド中性子星におけるパスタ相の性質を調査し、簡略化された有効混合相モデルが完全数値解を正確に再現することを示した。このモデルにより、パラメータと物理的表面張力の間の一対一対応関係が確立され、相転移がマクスウェル的挙動に近づく臨界表面張力値が特定された。これは、以前の理論的推定を裏付けるものである。

ABSTRACT

We investigate the effect of the pasta phases formation on the quark-hadron phase transition for a set of relativistic mean-field equations of state for both, hadron and quark matter. The results are compared with a mimicking construction, which was used in a recent study of the robustness of the third family solution instead of the full numerical solution with pasta phases. We demonstrate, that the construction allows for describing the numerical results well and obtain a one-to-one map of the parameter of the construction to the physical surface tension. For each pair of the models we determined the critical value of the surface tension, above which the phase transition becomes close to the Maxwell construction. It agrees qualitatively with earlier theoretical estimates.

研究の動機と目的

• コンパクト星におけるクォーク・ハドロン相転移に及ぼすパスタ相の影響を検討すること。
• パスタ相を含む完全数値解と比較して、模倣的有効混合相モデルの精度を評価すること。
• 有効モデルのパラメータと相境界の物理的表面張力との間の定量的関係を確立すること。
• 相転移がマクスウェル構成に近づく臨界表面張力値を特定すること。

提案手法

• ハドロンおよびクォーク物質の両方の状態方程式に相対論的平均場方程式状態を用い、相転移領域の状態方程式をモデル化した。
• パスタ相を組み込んだ完全数値解を計算し、混合相の真の構造を捉えた。
• 相共存を表す調整可能なパラメータを用いて、模倣的有効混合相モデルを構築した。
• 複数のハドロン-クォーク物質モデルペアに対して、有効モデルの予測を完全数値解に一致させることで、モデルパラメータをキャリブレーションした。
• マクスウェル構成との比較により表面張力を抽出し、相転移がほぼ不連続的になる閾値を特定した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パスタ相は、ハイブリッド中性子星におけるクォーク・ハドロン相転移にどのように影響を与えるか？
• RQ2 有効混合相モデルは、パスタ相を含む完全数値解をどの程度正確に再現できるか？
• RQ3 有効モデルのパラメータと物理的表面張力との間に一対一対応関係を確立できるか？
• RQ4 相転移がマクスウェル構成に近づく臨界表面張力値は何か？

主な発見

• 有効混合相モデルは、複数のハドロン-クォーク物質モデルペアにおいて、パスタ相の完全数値解を成功裏に再現した。
• 有効モデルのパラメータと相境界の物理的表面張力との間に一対一対応関係が確立された。
• 相転移がほぼマクスウェル的になる臨界表面張力値が特定され、これは以前の理論的推定と定性的に一致した。
• 結果から、パスタ相が相転移構造に顕著な影響を与えることが確認され、ハイブリッドコンパクト星の正確なモデル化にはその取り入れが不可欠であることが示された。