[论文解读] Kinky neutron stars in light of GW190814

Hung Tan, Jacquelyn Noronha-Hostler+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 29, 2020

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 4

一句话总结

本文提出了一类具有非平凡声速分布的致密中子星，其来源为禁闭夸克物质的QCD相，此类星体无法用标准谱表示法描述。这些星体表现出极小的转动惯量、洛夫数和四极矩，需将第三代引力波探测器的灵敏度提升十倍，才能检验其存在。

ABSTRACT

The observation of gravitational waves from an asymmetric binary opens the possibility for heavy neutron stars, but these pose challenges to models of the neutron star equation of state. We construct heavy neutron stars by introducing non-trivial structure in the speed of sound sourced by deconfined QCD matter, which cannot be well recovered by spectral representations. Their moment of inertia, Love number and quadrupole moment are very small, so a tenfold increase in sensitivity may be needed to test this possibility with gravitational waves, which is feasible with third generation detectors.

研究动机与目标

• 探讨基于禁闭夸克物质的非平凡声速分布的致密中子星的可行性。
• 解决由不对称双星观测（如GW190814）引发的中子星方程态建模挑战。
• 评估尽管潮汐响应微弱，这些星体是否可通过引力波测量加以区分。
• 评估未来第三代引力波探测器对这些奇异构型的可探测性。

提出的方法

• 利用由禁闭QCD物质驱动的非平凡声速分布建模方程态。
• 构建包含标准谱表示法无法恢复的非微扰QCD效应的中子星解。
• 使用广义相对论形式化计算这些星体的转动惯量、洛夫数和四极矩。
• 通过估算引力波探测器所需灵敏度提升，评估这些星体的可探测性。
• 将潮汐可变形性特征与标准中子星模型的预期结果进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 在广义相对论框架内，能否一致地建模由禁闭QCD物质产生的非平凡声速分布的致密中子星？
• RQ2 此类星体的转动惯量、洛夫数和四极矩与标准中子星相比如何？
• RQ3 为区分这些奇异星体与传统中子星，第三代引力波探测器需实现多大程度的灵敏度提升？
• RQ4 为何谱表示法不足以描述这些构型中的方程态？

主要发现

• 具有禁闭QCD物质的中子星表现出非平凡的声速分布，无法被标准谱表示法捕捉。
• 这些星体的转动惯量、洛夫数和四极矩均极小。
• 为通过引力波观测检验此类星体的存在，需将探测器灵敏度提升十倍。
• 此类灵敏度提升在即将问世的第三代引力波探测器中是可行的。
• 这些星体的潮汐可变形性极低，若无观测精度的显著提升，将难以与标准模型区分。