[论文解读] Horndeski's Stars

Adolfo Cisterna, Térence Delsate+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 20, 2015

Cosmology and Gravitation Theories被引用 7

一句话总结

本文研究了在爱因斯坦张量具有动能耦合的霍尔内斯基引力中中子星解，表明在星体外部，解与史瓦西度规一致；而在内部，标量场的非平凡性改变了内部结构。数值分析揭示了一个可行的参数空间，其中存在中子星，其质量-半径关系和内部压强分布与广义相对论相比有所改变。

ABSTRACT

We consider the sector of Horndeski's gravity characterized by a coupling between the kinetic scalar field term and the Einstein tensor. Our goal is to find realistic neutron star configurations in this framework. We show that, in a certain limit, there exist solutions that are identical to the Schwarzschild metric outside the star but change considerably inside, where the scalar field is not trivial. We study numerically the equations and find the region of the parameter space where neutron stars exist. We determine their internal pressure and mass-radius relation, and we compare them with standard general relativity models.

研究动机与目标

• 探究在涉及标量场与爱因斯坦张量动能耦合的霍尔内斯基引力特定领域中中子星构型的可行性。
• 确定此类模型是否能够支持具有稳定、物理上合理内部结构的真实中子星。
• 将所得的质量-半径关系和内部压强分布与标准广义相对论中的结果进行比较。

提出的方法

• 对从带有爱因斯坦张量动能耦合的霍尔内斯基作用量导出的修改后场方程进行数值积分。
• 假设球对称性和静态时空，将系统简化为一组常微分方程。
• 在星体表面应用匹配条件，以确保度规和标量场的正则性和连续性。
• 应用一种特定极限，使外部解与史瓦西度规一致，从而简化边界条件。
• 通过数值扫描探索参数空间，以识别支持稳定中子星解的区域。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有爱因斯坦张量动能耦合的霍尔内斯基引力中，中子星能否存在？在何种条件下存在？
• RQ2 该理论中中子星的内部结构与广义相对论中的有何不同？
• RQ3 质量-半径关系和内部压强分布与广义相对论预测的偏离程度如何？

主要发现

• 在特定极限下，该霍尔内斯基模型中中子星的外部时空精确匹配史瓦西度规。
• 在星体内部，标量场变得非平凡，导致内部结构与广义相对论有显著偏离。
• 存在一个可行的参数空间区域，其中数值上找到了稳定的中子星解。
• 由于标量场的贡献，该模型中的质量-半径关系和内部压强分布与广义相对论中的结果不同。
• 解是正则且物理上一致的，与外部史瓦西几何平滑匹配。