[論文レビュー] What flashes of pulsars can teach us about their interior

Mark Alford, Kai Schwenzer|arXiv (Cornell University)|Oct 13, 2013

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、内部の微視的性質に依存する重力波放射と減衰を示す不安定なrモード振動を分析することにより、正確なパルサー時刻測定データが中性子星の内部構成を制約できることを示している。研究では、ギャップのない相互作用を示すクォーク物質が観測された電波およびX線データと整合的であるのに対し、通常の核物質では追加の強化された減衰機構を必要とする。

ABSTRACT

The cores of compact stars reach the highest densities in nature and therefore could consist of novel phases of matter. We demonstrate via a detailed analysis of pulsar evolution that precise pulsar timing data can constrain the star's composition, through unstable global oscillations (r-modes) whose damping is determined by microscopic properties of the interior. If not efficiently damped, these modes emit gravitational waves that quickly spin down a millisecond pulsar. As a first application of this general method, we find that ungapped interacting quark matter is consistent with both the observed radio and x-ray data, whereas for ordinary nuclear matter some additional enhanced damping mechanism is required.

研究の動機と目的

• パルサー時刻測定データがrモード振動を通じてコンパクト星の内部構成を明らかにできるかどうかを調査すること。
• 不安定なrモードからの重力波放射がミリ秒パルサーの回転減速率に与える影響を特定すること。
• 観測されたパルサーデータがクォーク物質と整合するか、または核物質では追加の減衰機構を要するかを評価すること。
• rモード減衰を介して微視的内部性質と巨視的パルサー進化を結びつける手法を確立すること。

提案手法

• rモード駆動の重力波放射と減衰を含むパルサー進化モデルの分析。
• ミリ秒パルサーの回転減速率を制約するための正確な時刻測定データの使用。
• rモード減衰がパルサー回転進化に与える影響の評価。
• 理論的予測のrモード進化を観測された電波およびX線データと比較。
• 微視的性質（クォーク物質の対形成や相互作用など）が減衰効率に与える影響の評価。
• 観測されたパルサー周期と回転減速率からの制約を用いて、内部構成を推定。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パルサー内のrモード振動は、その内部構成を推定するために利用可能か？
• RQ2 rモード減衰はミリ秒パルサーの回転減速にどのように影響するか？
• RQ3 ギャップのない相互作用を示すクォーク物質は、観測された電波およびX線データと整合的か？
• RQ4 通常の核物質は、観測と一致させるために強化された減衰機構を必要とするか？
• RQ5 パルサー時刻測定データは、高密度物質の状態方程式にどのような制約を課すか？

主な発見

• ギャップのない相互作用を示すクォーク物質は、ミリ秒パルサーからの観測された電波およびX線データと両方とも整合的である。
• 通常の核物質では、観測された回転減速率は、標準的なプロセスを超えた追加の強化された減衰機構の必要性を示唆する。
• rモードからの重力波放射が効果的に減衰しなければ、ミリ秒パルサーはあまりに速く回転減速する。
• rモードの減衰は内部の微視的性質に依存するため、高密度物質の相を調べるプローブとして有効である。
• 正確なパルサー時刻測定データは、中性子星の中心部の状態方程式と構成を制約できる。
• この手法は、コンパクト星における奇妙な物質相を検証する新しい観測的アプローチを提供する。