[논문 리뷰] Strange Quark Star Model with Quadratic Equation of State

Manuel Malaver|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 03.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 23인용 수 29

한 줄 요약

이 논문은 Feroze와 Siddiqui(2011)에서 유도된 이차 방정식 상태에서 유도된 상대론적 상태 방정식을 사용하여 이상 쿼크 별의 모델을 제안한다. 주어진 중력 포텐셜 Z(x)를 통해 아인슈타인-맥스웰 방정식을 해석하고, 에너지 밀도, 축방향 압력, 이방성 및 질량 함수에 대한 정확한 표현식을 기본 함수의 형태로 도출한다. 이때 n=2일 경우, Thirukkanesh와 Ragel(2012)의 모델과 일致하는 결과를 얻는다.

ABSTRACT

In this paper, we studied the behaviour of compact relativistic objects with anisotropic matter distribution considering quadratic equation of state of Feroze and Siddiqui (2011). We specify the gravitational potential Z(x) in order to integrate the fields equations and there has been calculated the energy density, the radial pressure, the anisotropy and the mass function. The new solutions to the Einstein-Maxwell system of equations are found in term of elementary functions. For n=2, we have obtained the expressions for mass function, energy density, radius and metric functions of the model of Thirukkanesh and Ragel (2012) with polytropic equation of state.

연구 동기 및 목표

• 이차 상태 방정식을 사용하여 이방성 물질을 갖는 밀집 상대론적 별을 모델링한다.
• 이방성 압력 조건 하에서 이상 쿼크 별에 대한 정확한 해석적 해의 부족을 해결한다.
• 에너지 밀도, 압력, 질량 함수와 같은 핵심 물리량에 대한 폐쇄형 표현식을 유도한다.
• n=2일 경우 Thirukkanesh와 Ragel(2012)의 결과를 재현함으로써 모델을 검증한다.
• 이차 상태 방정식이 별의 구조와 안정성에 미치는 영향을 탐색한다.

제안 방법

• 아인슈타인-맥스웰 장 방정식의 적분을 단순화하기 위해 특정한 중력 포텐셜 Z(x)를 가정한다.
• Feroze와 Siddiqui(2011)의 이차 상태 방정식을 사용하여 이방성 쿼크 물질 내의 압력-밀도 관계를 기술한다.
• 구형 대칭성과 이방성 응력 성분을 가정하여 장 방정식을 해석한다.
• 메트릭 포텐셜에서 에너지 밀도, 축방향 압력, 법선 압력 및 이방성을 대수적으로 유도한다.
• 메트릭 함수를 포함하는 표준 일반 상대론적 표현식을 사용하여 질량 함수를 계산한다.
• n=2일 경우, 모델은 Thirukkanesh와 Ragel(2012)의 해를 재현하여 기존의 다항식 모델과의 일致성을 확인한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 이방성 압력 하에서 이차 상태 방정식은 이상 쿼크 별의 구조에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 이방성 물질이 있는 아인슈타인-맥스웰 시스템에 대해 이차 상태 방정식을 사용하여 정확한 해석적 해를 도출할 수 있는가?
• RQ3 선택된 중력 포텐셜 Z(x)는 도출된 에너지 밀도 및 압력 프로파일에 어떤 물리적 영향을 미치는가?
• RQ4 특정 파rameter 값에서, 예를 들어 Thirukkanesh와 Ragel(2012)의 해와 같은 알려진 해를 모델이 재현하는가?
• RQ5 질량 함수, 반지름 및 메트릭 성분은 기본 함수의 형태로 어떻게 표현되는가?

주요 결과

• 에너지 밀도, 축방향 압력, 이방성 및 질량 함수에 대한 정확한 해석적 해가 기본 함수의 형태로 도출된다.
• n=2일 경우, 유도된 질량 함수와 메트릭 성분은 다항식 상태 방정식을 사용한 Thirukkanesh와 Ragel(2012) 모델과 일致한다.
• 장 방정식의 적분을 가능하게 하기 위해 중력 포텐셜 Z(x)가 명시적으로 정의된다.
• 에너지 밀도와 축방향 압력은 선택된 포텐셜과 상태 방정식을 통해 반지름 좌표의 함수로 표현된다.
• 이방성 파라미터가 유도되었으며, 비영임을 통해 항성 핵에 이방성 응력이 존재함을 확인한다.
• 가정된 조건 하에서 아인슈타인-맥스웰 시스템을 만족시키며, 이상 쿼크 별의 일관된 상대론적 모델을 제공한다.