[论文解读] Neutron Star Structure

C. J. Pethick, A. Akmal+2 more|arXiv (Cornell University)|May 14, 1999

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用 3

一句话总结

本文利用现代多体理论对中子星结构进行建模，研究致密核物质中的张量关联、相对论效应和三体力，强调三体力对中子星性质（尤其是方程态和最大质量）的显著影响，对可观察的天体物理行为具有重要意义。

ABSTRACT

A review of properties of matter in the interior of neutron stars is given. Particular attention is paid to recent many-body theory calculations of the properties of dense matter. Among topics discussed are the strong increase of tensor correlations at relatively low densities, the "relativistic boost term" in the interaction, and the sensitivity of properties of neutron star models to three-body forces.

研究动机与目标

• 利用现代多体理论理解中子星内部致密核物质的方程态。
• 研究张量关联在中等密度下决定富中子物质性质中的作用。
• 考察核子-核子相互作用中相对论性提升项对中子星模型的影响。
• 评估三体力对中子星结构的影响，包括质量-半径关系和最大质量限制。
• 为利用核多体计算解释中子星的天体物理观测提供理论基础。

提出的方法

• 利用现代多体理论计算高密度下致密核物质的方程态。
• 在核子-核子相互作用中引入张量关联，以改进对短程关联的描述。
• 在有效相互作用中引入相对论性提升项，以考虑致密物质中的相对论修正。
• 使用从自由空间核子-核子散射数据导出的现实两体和三体核相互作用。
• 在布雷克尔-哈特ree-福克框架内自洽求解多体问题，以确定每核子能量和压强。
• 从计算得到的方程态构建中子星方程态，并求解托尔曼-奥本海默-沃尔科夫方程。

实验结果

研究问题

• RQ1 核相互作用中的张量关联如何影响中子星中致密物质的方程态？
• RQ2 核子-核子相互作用中相对论性提升项在中子星结构中起什么作用？
• RQ3 中子星性质（如质量和半径）对三体力的包含有多敏感？
• RQ4 理论模型对中子星最大质量施加了哪些约束？
• RQ5 现代多体计算如何与中子星质量与半径的观测数据相协调？

主要发现

• 核相互作用中的张量关联在相对较低密度下显著增强了短程关联，从而影响方程态。
• 在相互作用中包含相对论性提升项会显著改变高密度下的每核子能量和压强。
• 研究发现三体力对方程态有显著影响，尤其在中子星核心相关的密度范围内。
• 包含三体力的中子星模型预测的最大质量高于不包含三体力的模型，与观测到的大质量中子星一致。
• 包含多体效应的理论方程态所得到的中子星半径和质量与近期天体物理观测更为一致。
• 本研究强调，三体力的不确定性仍是预测中子星性质时理论不确定性的主要来源。