[논문 리뷰] 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. Voskresensky외 6명|arXiv (Cornell University)|2018. 12. 31.

High-Energy Particle Collisions Research인용 수 4

한 줄 요약

이 연구는 상대론적 평균장 상태방정식을 사용하여 하이브리드 중성자별 내 파스타 상을 조사하며, 간소화된 효과적 혼합 상 모델이 전체 수치적 해를 정확히 재현함을 보여준다. 이 모델은 모델의 매개변수와 물리적 표면장력 간 일대일 대응 관계를 가능하게 하며, 단계 전이가 맥스웰 행동에 가까워지는 임계 표면장력 값이 특정되어 있음을 확인하여 이전의 이론적 추정을 뒷받iesen다.

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.

연구 동기 및 목표

• 하이브리드 중성자별에서 파스타 상이 쿼르크-하드론 단계 전이에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 파스타 상을 포함한 전체 수치적 해와 비교하여 효과적 혼합 상 모델의 정확도를 평가하기 위해.
• 모델의 매개변수와 단계 경계의 물리적 표면장력 간의 정량적 관계를 수립하기 위해.
• 단계 전이가 맥스웰 구조에 가까워지는 데 필요한 임계 표면장력 값을 규명하기 위해.

제안 방법

• 핵물질과 쿼르크 물질의 상태방정식을 유도하기 위해 상대론적 평균장 상태방정식을 사용하여 단계 전이 동안의 상태방정식을 모델링한다.
• 혼합 상의 진정한 구조를 반영하기 위해 파스타 상을 포함한 전체 수치적 해를 계산한다.
• 단계 공존을 표현하기 위해 조정 가능한 매개변수를 사용하여 효과적 혼합 상 모델을 구축한다.
• 여러 개의 핵물질-쿼르크 물질 모델 쌍에 걸쳐 전체 수치적 해와 일치하도록 효과적 모델의 예측을 조정함으로써 모델 매개변수를 校정한다.
• 맥스웰 구조와의 비교를 통해 표면장력을 추출하고, 전이가 거의 불연속적으로 변하는 임계점을 규명한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 파스타 상은 하이브리드 중성자별에서 쿼르크-하드론 단계 전이에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 효과적 혼합 상 모델은 파스타 상을 포함한 전체 수치적 해를 어느 정도 정확하게 재현하는가?
• RQ3 효과적 모델의 매개변수와 물리적 표면장력 사이에 일대일 대응 관계를 설정할 수 있는가?
• RQ4 단계 전이가 맥스웰 구조에 가까워지는 데 필요한 임계 표면장력 값은 얼마인가?

주요 결과

• 효과적 혼합 상 모델은 여러 개의 핵물질-쿼르크 물질 모델 쌍에 걸쳐 파스타 상의 전체 수치적 결과를 성공적으로 재현한다.
• 효과적 모델의 매개변수와 단계 경계의 물리적 표면장력 사이에 일대일 대응 관계가 확립된다.
• 단계 전이가 거의 맥스웰 구조에 가까워지는 데 필요한 임계 표면장력 값이 규명되었으며, 이는 이전의 이론적 추정과 정성적으로 일치함을 확인한다.
• 결과는 파스타 상이 단계 전이의 구조에 상당한 영향을 미치며, 하이브리드 밀집 별의 정확한 모델링을 위해서는 이를 포함하는 것이 필수적임을 확인한다.