[論文レビュー] Relativistic Modeling of Quark Stars with Tolman IV Type Potential

Manuel Malaver|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2015

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 20被引用数 12

ひとこと要約

本稿では、Tolman IVポテンシャルと二次方程式の状態式（エネルギー密度と半径方向圧力の関係）を用いて、クォーク星の正確な相対論的解を提示する。非等方的で帯電した物質分布が、正則な電磁場をもたらし、星の性質を変化させることを示しており、電場の影響が質量および圧力プロファイルに及ぼす影響により、特異な電荷密度が生じることを明らかにした。

ABSTRACT

In this paper, we studied the behavior of relativistic objects with anisotropic matter distribution considering Tolman IV form for the gravitational potential Z. The equation of state presents a quadratic relation between the energy density and the radial pressure. New exact solutions of the Einstein-Maxwell system are generated. A physical analysis of electromagnetic field indicates that is regular in the origin and well behaved. We show as the presence of an electrical field modifies the energy density, the radial pressure and the mass of the stellar object and generates a singular charge density.

研究の動機と目的

• クォーク星を非等方的物質分布を用いてTolman IV重力ポテンシャルでモデル化すること。
• 二次方程式の状態式の下で、アインシュタイン＝マクスウェル系の正確な解を導出すること。
• 電磁場の振る舞いと星の構造に与える影響を分析すること。
• 電場がエネルギー密度、半径方向圧力、およびコンパクト物体の全質量に与える影響を調査すること。
• 得られた解の正則性および物理的妥当性（電荷密度特異性を含む）を検討すること。

提案手法

• アインシュタイン＝マクスウェル場方程式において、重力ポテンシャル Z をモデル化するためにTolman IVポテンシャルが適用された。
• エネルギー密度 ρ と半径方向圧力 pr の関係を表す二次方程式の状態式 pr = aρ² + bρ + c が仮定された。
• 仮定された状態式およびポテンシャル形式の下で、アインシュタイン＝マクスウェル系が正確に解かれた。
• 電磁場が原点で正則であるか、星内部全域での振る舞いが分析された。
• 電場から導かれた電荷密度は、原点で特異的であることが判明した。
• エネルギー密度、圧力、質量の有限性および電場の正則性を確認することで、物理的妥当性が評価された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クォーク星に対してTolman IVポテンシャルを用いた場合、アインシュタイン＝マクスウェル系の正確な解はどのように振る舞うか？
• RQ2 非等方的で帯電した物質が、クォーク星のエネルギー密度、半径方向圧力、質量に与える影響は何か？
• RQ3 電磁場は原点で正則であり、星内部全域で良好に振る舞うか？
• RQ4 電場の存在が、コンパクト物体における特異的電荷密度の生成にどのように寄与するか？
• RQ5 二次方程式の状態式とTolman IVポテンシャルを組み合わせることで、物理的に妥当なクォーク星モデルが得られるか？

主な発見

• 電磁場は原点で正則であり、星内部全域で良好に振る舞う。
• 電場はエネルギー密度、半径方向圧力、およびクォーク星の全質量に影響を及ぼし、顕著な物理的影響があることを示している。
• 電場の振る舞い、特に星の中心部における影響により、特異的電荷密度が生成された。
• 与えられた仮定の下で、アインシュタイン＝マクスウェル系の正確な解が成功裏に導出された。
• 有限で正のエネルギー密度および圧力を有する物理的妥当な構成が支持されており、モデルの整合性が確認された。
• 二次方程式の状態式とTolman IVポテンシャルの組み合わせにより、特異的電荷密度を有する安定で正則な星構造が得られた。