[論文レビュー] Kinky neutron stars in light of GW190814

Hung Tan, Jacquelyn Noronha-Hostler+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2020

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、脱コンfinement QCD物質から生じる非自明な音速プロファイルを持つ重いニュートリノ星が、標準的スペクトル表現を回避することを提案する。これらの星は極めて小さい慣性モーメント、ラブ数、四重極モーメントを示し、その存在を検証するには第3世代重力波検出器の感度を10倍向上させる必要がある。

ABSTRACT

The observation of gravitational waves from an asymmetric binary opens the possibility for heavy neutron stars, but these pose challenges to models of the neutron star equation of state. We construct heavy neutron stars by introducing non-trivial structure in the speed of sound sourced by deconfined QCD matter, which cannot be well recovered by spectral representations. Their moment of inertia, Love number and quadrupole moment are very small, so a tenfold increase in sensitivity may be needed to test this possibility with gravitational waves, which is feasible with third generation detectors.

研究の動機と目的

• 脱コンfinementクォーク物質から生じる非自明な音速プロファイルを持つ重いニュートリノ星の妥当性を検討すること。
• GW190814のような非対称二重星観測から生じる、中性子星状態方程式のモデル化における課題に対処すること。
• それらの星が弱い潮汐応答を示すにもかかわらず、重力波測定によって区別可能かどうかを評価すること。
• 将来の第3世代重力波検出器を用いた、これらの異常な構成の検出可能性を評価すること。

提案手法

• 脱コンfinementQCD物質によって駆動される非自明な音速プロファイルを用いて状態方程式をモデル化すること。
• 標準的スペクトル表現では回復できない非摂動的QCD効果を含む中性子星解を構築すること。
• 一般相対性理論的形式主義を用いて、これらの星の慣性モーメント、ラブ数、四重極モーメントを計算すること。
• 重力波検出器の感度向上が必要な程度を推定することで、これらの星の検出可能性を評価すること。
• 標準の中性子星モデルに予測される潮汐歪みのシグネチャーと比較すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論の枠組み内で、脱コンfinementQCD物質から生じる非自明な音速プロファイルを持つ重いニュートリノ星を一貫してモデル化できるか？
• RQ2 このような星の慣性モーメント、ラブ数、四重極モーメントは、標準の中性子星と比べてどのように異なるか？
• RQ3 第3世代重力波検出器が、これらの異常な星を従来のものと区別できるようにするには、どの程度の感度向上が必要か？
• RQ4 なぜスペクトル表現では、これらの構成における状態方程式を記述できないのか？

主な発見

• 脱コンfinementQCD物質を有する中性子星は、標準的スペクトル表現では捉えきれない非自明な音速プロファイルを示す。
• これらの星は、慣性モーメント、ラブ数、四重極モーメントの値が極めて小さい。
• このような星の存在を重力波観測によって検証するには、検出器の感度を10倍向上させる必要がある。
• このような感度向上は、近い将来の第3世代重力波検出器によって実現可能である。
• これらの星の潮汐歪みはあまりに低いため、観測精度が向上しない限り、標準モデルとは区別が困難である。