[论文解读] Strange Quark Star Model with Quadratic Equation of State

Manuel Malaver|arXiv (Cornell University)|Jul 3, 2014

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 23被引用 29

一句话总结

本文提出了一种基于Feroze和Siddiqui（2011）推导出的二次方程态方程的奇异夸克星相对论模型，通过指定引力势Z(x)求解爱因斯坦-麦克斯韦方程组。该解给出了能量密度、径向压强、各向异性和质量函数的精确表达式，其形式为初等函数，并在n=2时与Thirukkanesh和Ragel（2012）模型一致。

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.

研究动机与目标

• 通过采用二次方程态方程，对具有各向异性物质的致密相对论星进行建模。
• 解决在各向异性压强条件下奇异夸克星缺乏精确解析解的问题。
• 推导能量密度、压强和质量函数等关键物理量的封闭形式表达式。
• 通过在n=2时重现Thirukkanesh和Ragel（2012）的已知结果，验证该模型。
• 探讨二次方程态方程对星体结构与稳定性的影响。

提出的方法

• 假设一个特定的引力势Z(x)，以简化爱因斯坦-麦克斯韦场方程的积分。
• 应用Feroze和Siddiqui（2011）的二次方程态方程，描述各向异性夸克物质中的压强-密度关系。
• 在球对称及各向异性应力分量的假设下求解场方程。
• 从度规势代数推导出能量密度、径向压强、切向压强和各向异性的表达式。
• 利用标准广义相对论表达式，结合度规函数计算质量函数。
• 当n=2时，该模型重现了Thirukkanesh和Ragel（2012）的解，证实其与现有多级模型的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在各向异性压强条件下，二次方程态方程如何影响奇异夸克星的结构？
• RQ2 能否通过二次EoS在各向异性物质下获得爱因斯坦-麦克斯韦系统的精确解析解？
• RQ3 所选引力势Z(x)对所得能量密度和压强分布的物理影响是什么？
• RQ4 该模型是否在特定参数值下能重现已知解，如Thirukkanesh和Ragel（2012）的解？
• RQ5 质量函数、半径和度规分量的表达式在初等函数形式下如何表示？

主要发现

• 该模型以初等函数形式给出了能量密度、径向压强、各向异性和质量函数的精确解析解。
• 当n=2时，所推导的质量函数和度规分量与Thirukkanesh和Ragel（2012）模型中多级态方程的解完全一致。
• 通过显式定义引力势Z(x)，实现了场方程积分的可解性。
• 能量密度和径向压强通过所选势函数与方程态方程表达为径向坐标的函数。
• 各向异性参数已推导得出，且非零，证实了星体核心中存在各向异性应力。
• 在假设条件下，该解满足爱因斯坦-麦克斯韦系统，为奇异夸克星提供了一个一致的相对论模型。