[论文解读] Strangeons constitute strong matter in bulk: To test using GW170817

Xiaoyu Lai, Enping Zhou+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 1, 2018

Atomic and Subatomic Physics Research被引用 1

一句话总结

本文提出脉动星类致密星为奇异子星——具有奇异夸克对称性的夸克团簇——并采用Lennard-Jones模型描述其方程态（EOS）。研究发现，大多数Lennard-Jones EOS模型满足来自GW170817的潮汐去形变约束，表明参数空间广泛，未来引力波数据有望进一步约束该模型。

ABSTRACT

The fundamental strong interaction determines the nature of pulsar-like compact stars which are essentially in the form of strong matter in bulk. From an observational point of view, it is proposed that strong matter in bulk could be composed of strangeons, i.e. quark-clusters with there-light-flavor symmetry of quarks, and therefore pulsar-like compact objects could actually be strangeon stars. The equation of state (EOS) of strangeon stars is described in a Lennard-Jones model for the purpose of constraining the EOS by both the tidal deformability $\Lambda$ of GW~170817 and $M_{ m TOV}$. It is found that the allowed parameter space is quite large as most of the Lennard-Jones EOS models satisfy the tidal deformability constraint by GW170817. The future GW detections for smaller values of $\Lambda$ and mass measurement for larger values of $M_{ m TOV}$ will help a better constraint on the strangeon star model.

研究动机与目标

• 探究强物质在宏观尺度上是否可由奇异子构成，即具有奇异夸克对称性的夸克团簇。
• 利用Lennard-Jones势框架建立奇异子星的方程态（EOS）模型。
• 基于GW170817观测数据，特别是潮汐去形变（Λ）和最大质量（M_TOV）约束，对奇异子星模型进行约束。
• 评估当前引力波观测范围内奇异子星假说的可行性。
• 识别未来可进一步检验和优化奇异子星模型的观测目标。

提出的方法

• 采用Lennard-Jones势描述致密宏观物质中奇异子之间的相互作用能。
• 从Lennard-Jones模型推导奇异子星的方程态（EOS），以描述其热力学和力学性质。
• 针对不同Lennard-Jones参数集，计算奇异子星的潮汐去形变（Λ）和最大质量（M_TOV）。
• 将预测的Λ和M_TOV值与GW170817观测结果的约束进行比较。
• 评估满足GW170817约束的参数空间比例，以评估模型可行性。
• 基于未来引力波探测在更小Λ值和更大M_TOV值方面的性能提升，预测未来约束条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 奇异子星的Lennard-Jones模型能否再现GW170817中观测到的潮汐去形变（Λ）？
• RQ2 奇异子星的Lennard-Jones参数空间中，有多少比例满足GW170817的潮汐去形变约束？
• RQ3 奇异子星的最大质量（M_TOV）与脉动星类致密天体的观测质量约束相比如何？
• RQ4 哪些未来的引力波观测最能有效约束奇异子星模型？
• RQ5 奇异子星假说是否与当前来自GW170817的多信使数据一致？

主要发现

• 大多数奇异子星的Lennard-Jones方程态模型满足来自GW170817的潮汐去形变约束。
• 奇异子星的允许参数空间较大，表明与当前GW170817数据具有广泛一致性。
• 奇异子星的最大质量（M_TOV）与观测到的脉动星类致密天体质量相容。
• 未来引力波探测若能获得更小的潮汐去形变（Λ）值，将对模型施加更严格的约束。
• 对更高质量致密天体的质量测量改进，将进一步检验奇异子星模型的上限。
• 当前数据尚未排除奇异子星假说，但尚未唯一确定最优参数集。