Astrophysical Explosions: From Solar Flares to Cosmic Gamma-ray Bursts
天体物理学的爆炸是由磁、引力或热核能量在动力学时间尺度上的释放引起的，通常是系统的声音穿越时间。这些爆炸包括太阳和恒星耀斑、吸积盘中的爆发现象、白矮星和中子星表面的热核燃烧、中子星中的剧烈磁重联、热核和引力坍缩超新星以及宇宙伽马射线暴，每一种都代表不同类型和数量的能量释放。本文总结了这些爆炸的性质，并介绍了热核爆炸和扩展的星周介质爆炸的最新研究。地球爆炸研究与天体物理学爆炸研究，特别是从爆燃到爆炸的物理学研究之间存在着相似之处。关键词：中子星，黑洞，超新星，伽马射线暴，爆燃，爆炸。
2011-11-23 astro-ph.HE
Astrophysical Measurement of the Equation of State of Neutron Star Matter
我们提出的第一个天体物理测量的压力以上的冷物质核饱和密度，最近确定的质量和半径的三个中子星的基础上。在更高密度下的压力低于只考虑核子自由度的状态方程的预测，因此对中子星物质的微观理论提出了挑战。
2010-12-01 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
X-ray Timing of Neutron Stars, Astrophysical Probes of Extreme Physics
恒星质量致密天体附近的特征物理时标是以毫秒为单位测量的。这些时间尺度-自由落体时间，最快的稳定轨道周期和恒星自转周期-编码了紧凑物体的基本物理特性：质量，半径和角动量。中子星附近物质的特征温度是这样的，以至于进入它们区域的主要电磁窗口是X射线波段。由于这些与中子星基本性质的联系，X射线计时研究至今仍是探测其结构和动力学的最直接手段。虽然目前的X射线天文台已经揭示了许多相关和迷人的现象，但它们缺乏充分利用它们来揭示致密物体及其极端物理学的基本性质的灵敏度。在本白皮书中，我们总结并强调了X射线时序灵敏度的数量级改进所带来的科学机遇，这是未来十年可实现的目标。
2009-02-18 astro-ph.HE
Conditional variational autoencoder inference of neutron star equation of state from astrophysical observations
提出基于条件变分自编码器的中子星状态方程推断框架，可从质量-半径观测中即时重建致密物质压力等物理量，性能稳健。
2025-01-21 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Probing the fission properties of neutron-rich actinides with the astrophysical $r$ process
我们回顾了最近的工作，研究裂变对天体物理环境中可能发生的快速中子捕获（$r$ -过程）核合成的影响。我们简要地讨论了不确定的裂变势垒和裂变率的重锕系物种的人口的影响。我们证明了丰中子核的裂变碎片分布的影响，并讨论目前可用的治疗，包括最近的宏观-微观计算。我们的结论是通过比较我们的核合成结果直接与恒星数据的金属贫恒星丰富的$r$ -过程元素考虑裂变是否发挥了作用，在所谓的“普遍性”的$r$ -过程丰度从恒星到恒星观察。
2020-06-19 astro-ph.HE nucl-th
Astrophysical Neutrinos and Flavor Evolution With Self Interaction
在核心坍缩的超新星中，由原中子星发射的中微子的集体振荡显著地改变了不同味道之间的能量分配，这对外层重元素的核合成可能是重要的。由于集体振荡的结果非线性地依赖于所选择的原始中子星的初始条件，因此在原始中子星模型空间中对集体振荡的系统研究可能会回答一些关键问题。
2016-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Neutron diffusion in magnetars as a source of astrophysical bursts
中子星壳层中的中子隧穿可以在短时间内释放出巨大的能量。我们已经阐明了当振荡或激变事件改变地壳环境密度时，发生在中子星外壳区域的这一过程的各个方面。我们报告了一个与时间相关的Hartree-Fock-Bogoliubov模型来确定中子扩散速率，并得出结论，在10^40 - 10^44 erg范围内的大量能量可以迅速释放。我们认为，这种机制可能是迄今未知的现象，如快速射电暴（FRBS）的来源。
2021-12-29 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Compact binary mergers: an astrophysical perspective
本文综述了双中子星和中子星黑洞双星的研究现状。它主要解决（核）天体物理学方面的紧凑的二元合并，从而补充了最近的评论，强调了数值相对论的观点。特别讨论了富中子物质释放到宿主星系的不同途径、致密双星合并与短伽马射线暴之间的联系以及伴随的电磁信号。
2010-12-22 astro-ph.HE nucl-th
Fast Pulsars, Neutron Stars, and Astrophysical Strange Quark Matter Objects
本章系统综述中子星与奇异夸克物质天体，涵盖脉冲星周期突变、潮汐形变、状态方程及旋转中子星理论，并探讨夸克星与奇异矮星，以推动致密物质物理和天体物理观测研究。
2024-12-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
Astrophysical Constraints on the Symmetry Energy and the Neutron Skin of $^{208}$Pb with Minimal Modeling Assumptions
对称能及其密度依赖性是许多核物理和天体物理应用的关键输入，因为它们决定了从核的中子皮厚度到地壳厚度和中子星半径的性质。最近，PREX-II报告了$^{208}$ Pb的中子皮厚度的值为$0.283 \pm 0.071$ fm，这意味着斜率参数$L = 106 \pm 37$ MeV，大于从微观计算和其他核实验获得的大多数范围。我们使用一个非参数状态方程表示的基础上高斯过程来约束对称能$S_0$，$L$，和$R_\mathrm{skin}^{^{208}\mathrm{Pb}}$直接从中子星的观测与最小的建模假设。由此产生的天体物理约束，从重脉冲星质量，LIGO/室女座，和NICER显然有利于较小的值的中子皮和$L$，以及负对称不可压缩。结合天体物理数据与PREX-II和手征有效场理论的约束，产生$S_0 = 33.0^{+2.0}_{-1.8}$ MeV，$L=53^{+14}_{-15}$ MeV和$R_\mathrm{skin}^{^{208}\mathrm{Pb}}=0.17^{+0.04}_{-0.04}$ fm。
2021-11-04 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Unified description of astrophysical properties of neutron stars independent of the equation of state
近年来，人们做了大量的工作，揭示了中子星的一些非常有趣的性质。人们可以把中子星的前几个多极矩，或者可以从它们导出的量，与状态方程（EoS）无关的关系联系起来。这是一个非常重要的结果，对描述中子星，特别是对描述它们周围的时空有很大的意义。此外，最近的研究表明，存在一个四参数的解析时空，称为双孤子时空，它可以精确地捕捉到中子星周围的几何性质。这使得我们有可能用一种统一的形式来描述中子星周围时空的天体物理相关性质，而不依赖于恒星物质的EoS细节。更准确地说，这些天体物理性质的描述是使用一个可以描述任何中子星外部的EoS无所不知的时空来完成的。在目前的工作中，我们研究的性质，如最内层的稳定圆轨道$R_{ISCO}$的位置（或当后者克服前者时的恒星表面），扰动圆形赤道测地线的各种频率，吸积盘的效率，其温度分布，以及与盘发射辐射相关的其他特性，在某种程度上，适用于中子星现实地球轨道的所有可能选择。此外，我们提供的原则证明，如果一个是测量这些属性对的正确组合，与额外的知识的中子星的质量，可以确定恒星的EoS。
2015-10-30 astro-ph.HE gr-qc
A Detailed Examination of Astrophysical Constraints on the Symmetry Energy and the Neutron Skin of $^{208}$Pb with Minimal Modeling Assumptions
对称能及其密度依赖性是许多核物理和天体物理应用的关键，因为它们决定了从核的中子皮厚度到地壳厚度和中子星半径的性质。最近，PREX-II报告了$^{208}$ Pb的中子皮厚度的$0.283\pm0.071$ fm值，$R_{\rm skin}^{^{208}\text{Pb}}$，这意味着能量斜率参数$L$为$106\pm37$ MeV，大于从微观计算和其他核实验获得的大多数范围。我们使用一个非参数状态方程表示的基础上高斯过程来约束对称能$S_0$，$L$，和$R_{\rm skin}^{^{208}\text{Pb}}$直接从中子星的观测与最小的建模假设。由此产生的天体物理约束，从重脉冲星质量，LIGO/室女座，和NICER有利于较小的值的中子皮和$L$，以及负对称不可压缩。将天体物理数据与手征有效场论（$χ$ EFT）和PREX-II约束相结合，得到$S_0 = 33.0^{+2.0}_{-1.8}$ MeV、$L=53^{+14}_{-15}$ MeV和$R_{\rm skin}^{^{208}\text{Pb}} = 0.17^{+0.04}_{-0.04}$ fm。我们还研究了几个人的$χ$ EFT计算与天体物理观测和地面实验的一致性。我们发现$χ$ EFT、天体物理数据和PREX-II的$R_\mathrm{skin}^{^{208}\mathrm{Pb}}$测量值（$…
2021-12-15 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Astrophysical bounds on mirror dark matter derived from binary pulsars timing data
镜像暗物质（MDM）被认为是暗物质（DM）粒子理论的一个框架。人们认为存在一个暗区，它是普通物质的镜子。一些MDM模型允许粒子相互作用镜像和普通物质，除了引力相互作用。最近从理论和实验两个方面讨论了中子到镜中子跃迁的可能性。本文是在前人工作的基础上，利用双星的计时数据，得到了中子星内部中子转化为镜像中子的可能性的严格上限。这样的转变意味着中子星的质量损失，导致中子星双星系统的轨道周期发生显著变化。因此，这种双星的周期变化的观测界限，把上述过渡率，从而对中子-镜像中子混合参数$ε'$的强烈限制。我们的极限比通过$n-n'$混合解释中子衰变异常所需的值强得多。
2020-11-24 astro-ph.HE hep-th
Astrophysical Constraints on Dense Matter in Neutron Stars
自从发现中子星以来，人们就认识到它们是一种物理机制的探测器，而这种机制是在实验室中无法获得的：具有数倍于核饱和密度的强简并物质。现有的核理论在对这种物质的预测上分歧很大。可能物质主要是核子，但也有可能是外来物种，如超子，自由夸克，凝聚体或奇怪的物质可能主导这一制度。对冷的高密度物质的天文观测必然是间接的，这意味着我们必须依赖于对中子星的质量和半径以及其表面有效温度作为年龄函数的测量。在这里，我们回顾了各种方法的限制的现状和未来改进的前景。
2013-11-29 astro-ph.HE nucl-th
Characterizing Astrophysical Binary Neutron Stars with Gravitational Waves
合并的双中子星被认为主要是通过孤立的双演化形成的。在这个标准的形成场景中，第一个出生的中子星经历了一个再循环过程，并且可能在最后的螺旋中快速旋转，而第二个出生的恒星预计在合并时实际上是零自旋。基于这一特点，我们提出了一个新的框架，从他们的引力波发射观测的天体物理特征的中子星。我们进一步提出了一个先验的回收中子星，形状参数为2和尺度参数为0.012的伽玛分布的无量纲自旋，外推从银河系双中子星的射电脉冲星观测。解释GW170817和GW190425的背景下，标准的形成方案，并采用伽玛分布先验，我们发现积极的支持（贝叶斯因子为6，在非自旋假设）旋转回收中子星GW190425，而自旋的回收中子星GW170817是小的，与我们的先验一致。我们测量了GW170817和GW190425中回收（慢）中子星的质量分别为$1.34_{-0.09}^{+0.12}$ $(1.38_{-0.11}^{+0.11})$ $M_{\odot}$和$1.64_{-0.11}^{+0.13}$ $(1.66_{-0.12}^{+0.12})$ $M_{\odot}$，具有$68\%$的可信度。我们讨论了这两个事件的天体物理起源的影响，并概述了未来的前景，研究二元中子星使用我们的框架。
2020-10-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Solving the relativistic rankine-hugoniot condition in presence of magnetic field in astrophysical scenario
Rankine-Hugoniot条件是研究天体物理中相变的一个重要条件，主要是研究从中子星（NS）到夸克星（QS）的相变。相变是由燃烧前沿引起的，该燃烧前沿从中心行进到表面。状态方程和温度方程在决定导致中子星相变的波前传播的性质方面起着巨大的作用。引入了磁场，得到了修正的垂直激波和斜激波守恒条件。垂直激波的数值解如图所示，发现磁场有助于激波的产生。它间接地暗示了物质的不稳定性，从而暗示了NS对于非常高的磁场的不稳定性，这意味着NS只能支持有限的磁场强度。
2010-12-24 astro-ph.HE
The flavor composition of astrophysical neutrinos after 8 years of IceCube: an indication of neutron decay scenario?
在这项工作中，我们提出了一个最新的研究的味道组成所建议的天体物理中微子观测冰立方。与以往的研究相比，本文的主要创新之处在于：（1）我们使用了最近的测量数据，即8年的μ子穿越和7.5年的高能起始事件（HESE）：（2）我们考虑了一个破幂律谱，以便与30 TeV到几PeV之间的观测结果相一致; 3）利用μ子通量预测了天体物理HESE径迹数。我们表明，占前三个元素，结果令人惊讶地有利于中微子产生的中子衰变的假设，不利于中微子的标准图片从π衰变在2.0 $σ$和阻尼μ子制度在$2.6 σ$，一旦被认为是大气背景。虽然传统的情况下，尚未完全排除在统计和替代的解释也是合理的，如一个非平凡的形状的能量谱的特点，这个有趣的结果可能会建议新的方向，理论解释和实验搜索策略。
2019-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Testing the equation of state of neutron stars with electromagnetic observations
中子星是宇宙中可直接观测到的天体，是研究极端物理条件下物质行为的独特天体物理实验室。这本书的一章致力于描述如何电磁观测，特别是在X射线，光学和无线电波长，可以用来测量质量和半径的中子星，以及如何这导致约束状态方程的超致密物质。在这一努力中，有准确的理论模型来描述天体物理数据是必不可少的。我们将回顾限制中子星质量和半径的不同方法，讨论过去十年中取得的主要观测结果和理论发展，并展望新的和即将到来的地基和天基观测站如何取得进一步进展。
2018-06-07 astro-ph.HE
How Do Nuclear Isomers Influence the Gamma-Ray Bursts in Binary Neutron Star Mergers?
本文研究核同质异能素退激对双中子星并合GRB瞬时光谱的影响，提出基于太阳丰度的同质异能素筛选准则并结合交互网页与天体物理模拟，识别出锆、铅、钇三种关键同质异能素。
2024-08-03 astro-ph.HE
Neutron Skin Thickness Dependence of Astrophysical $S$-factor
背景资料：对于质量为$\sim$ 1.4的中子星，核对称能的密度依赖性是确定有限核性质的关键。利用中子皮厚度、等矢量巨偶极共振能和各种非对称核反应截面的值，确定了饱和密度下的对称能斜率（$L_0$）。最近PREX-Ⅱ和CREX测量的中子皮厚度在$^{208}$铅和$^{48}$钙核产生非常不同的值$L_0$，略有重叠的90 $\%$的置信区间内。目的：我们的目标是展示对称能对亚势垒熔合截面和非对称核的天体物理$S$因子的作用。方法：利用双折叠模型（DFM）计算了三种不同核子-核子相互作用下的核-核势。这些DFM势用于计算势垒下熔合截面和天体物理$S$因子。DFM势所需的核子密度是由不同的非相对论和相对论平均场模型产生的，这些模型对应于宽范围的中子皮厚度或$L_0$。结果：我们计算了几个非对称核的亚势垒熔合截面，包括O，Ca，Ni和Sn同位素。给出了$^{54}$ Ca+ $^{54}$ Ca和$^{124}$ Sn+ $^{124}$ Sn的势垒参数、截面和天体物理$S$因子随中子皮厚度的变化。结论：丰中子核的截面对对称能和中子皮厚度有很强的依赖性。皮肤厚度的增加降低了屏障的高度以及其宽度，这将$S$因子的值提高了一个数量级以上。
2023-03-21 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Exploring $Δ$-resonance in neutron stars: implications from astrophysical and nuclear observations
本研究在DDRH框架下首次通过贝叶斯推断探讨了$Δ$共振对中子星物质状态方程的影响，证明引入$Δ$重子能协调半径与质量约束并影响冷却与振荡模式。
2025-07-16 astro-ph.HE hep-ph
Hair of astrophysical black holes
“无毛”定理不适用于旋转中子星坍缩形成的黑洞。旋转的中子星可以通过真空击穿自我产生粒子，形成一个高传导的等离子体磁层，这样磁场线在坍缩之前和坍缩期间都有效地“冻结”在恒星中。在没有电阻率的限制下，这引入了拓扑约束，其禁止磁场滑出新形成的事件视界。因此，在中子星坍缩成黑洞的过程中，黑洞保持磁通管的数量N_B = e Φ_ \infty /（πc \hbar），其中Φ_ \infty是通过母星半球并向外无穷远的初始磁通量。黑洞的磁层随后弛豫到分裂的磁层磁场几何形状，并在事件视界外产生自生电流。由此产生的赤道电流片的耗散导致锚定的通量管的缓慢损失，这一过程使黑洞在长的电阻时间尺度上变秃，而不是真空“无毛”定理所预期的短的光交叉时间尺度。
2012-09-17 astro-ph.HE
Astrophysical assumptions and equation of state framework have larger impact on equation of state inference than individual neutron star observations
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）；North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）；Kenyon College（肯扬学院）
本文通过概念验证表明，在中子星状态方程推断中，天体物理先验假设和状态方程框架选择对结果的影响显著大于单个观测约束，可导致1.4倍太阳质量中子星半径偏移约0.5 km，并影响质量-半径关系形状。
2025-11-06 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical and theoretical physics implications from multimessenger neutron star observations
中子星内部成分探测器（NICER）最近测量了孤立的中子星PSR J 0030 +0451的质量和赤道半径。我们使用这些测量来推断转动惯量，四极矩，和一个孤立的中子星的表面偏心率的第一次，使用这些量之间的关系，是不敏感的未知状态方程的超核物质。我们还利用这些结果预测了双脉冲双星J 0737 -3039中中子星A的转动惯量，预计在未来十年内将通过射电观测直接测量该量。结合这些信息与LIGO/Virgo观测的潮汐勒夫数的测量，我们提出并实现了广义相对论的第一个理论不可知和状态方程不敏感的测试。专门这些限制到一个特定的修改后的理论，我们发现，与广义相对论的一致性的地方最严格的约束引力宇称违反迄今为止，超过所有其他先前报道的界限的7个数量级，并打开了道路，为未来的测试广义相对论与多信使中子星观测。
2021-05-05 astro-ph.HE gr-qc
Quantum magnetic collapse of a partially bosonized npe-gas: Implications for astrophysical jets
我们研究了由部分玻色化npe气体组成的中子星产生天体物理喷流的可能机制。我们得到，一个稳定的物质流的驱逐可能是由气体的一个或多个组件的量子磁塌缩触发，而其准直是由于一个强大的自生磁场的形成。
2019-11-20 astro-ph.HE
Cosmic ray neutrons in magnetized astrophysical structures
本研究指出，宇宙射线中子由高能强子作用产生，在超高能下衰变时间膨胀，可直线穿越磁结构，从而破坏限制，改变星系等结构间磁界面的超高能粒子交换。
2025-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Large-scale Continuum Random Phase Approximation predictions of dipole strength for astrophysical applications
在相对论点耦合平均场方法的基础上，在无规相位近似（RPA）范围内对E1强度进行了大规模计算，以获得所有天体物理感兴趣的核的辐射中子俘获截面。虽然耦合到单粒子连续考虑在一个明确的和自洽的方式，额外的修正，如耦合到复杂的配置和温度和变形的影响包括在一个唯象的方式来考虑一个完整的描述的核动力学问题。结果表明，所得到的E1-强度函数的基础上的PCF 1力是在密切的协议与光吸收数据，以及现有的实验E1强度数据在低能量。对于丰中子核和轻缺中子核，在5-10 MeV区域系统地发现了一个低的所谓的侏儒共振。相应的强度在富中子区可以达到巨偶极强度的10%，在缺中子区可以达到约5%，并且在壳层闭合附近有所降低。最后，丰中子核的中子俘获反应速率被发现是约2-5倍，比传统的洛伦兹型方法得到的非相对论RPA计算的基础上预测的大约50倍。
2012-09-26 astro-ph.HE nucl-th
Origin of primeval seed magnetism in rotating astrophysical bodies
我们证明了原始种子磁场的产生是由于旋转天体弯曲时空中惯性系的拖曳引起的费米子自旋简并破缺。这种种子磁场甚至会由于电中性的费米子（如中子）而产生。作为一个例子，我们表明，一个理想的中子星旋转在$500$每秒，具有质量$0.83$ M $_{\odot}$和描述的一个系综的简并中子，将有$0.12$高斯种子磁场在其中心产生的自旋简并打破。
2023-01-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Survey of astrophysical conditions in neutrino-driven supernova ejecta nucleosynthesis
核心坍缩超新星产生的元素介于Fe和Ag之间，这取决于喷出物质的性质。尽管近几十年来超新星模拟取得了快速进展，但天体物理条件仍然存在不确定性。本文研究了天体物理不确定性对核合成的影响。由于基于水动力学模拟轨迹的系统研究在计算上非常昂贵，因此我们依赖于稳态模型。通过改变原中子星的质量和半径以及稳态模型中的电子分数，我们涵盖了广泛的天体物理条件。在我们的研究中，我们发现四个丰度模式，可以形成在富中子中微子驱动的喷出物。这提供了一个独特的轨迹模板，可用于研究核物理输入对代表性天体物理条件的核合成的影响。此外，我们将这四种模式与$T=3$ ~GK的中子-种子和α-种子比联系起来。因此，我们的研究结果给出了一个很好的概述潜在的核合成演化，可以发生在超新星模拟。
2018-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Towards mitigation of apparent tension between nuclear physics and astrophysical observations by improved modeling of neutron star matter
LIGO-Virgo和NICER合作项目对中子星（NS）的观测提供了相当精确的各种宏观性质的测量。在本文中，我们采用贝叶斯框架，将它们结合起来，并将改进的联合约束NS状态方程（EoS）的属性。我们使用一个混合EoS制定，采用了一个抛物线展开为基础的核经验参数化周围的核饱和密度增加了一个通用的3段分段多边形模型在较高的密度。在$90 \%$可信水平内，该参数化分别预测$1.4 M_{\odot}$ NS的半径和无量纲潮汐变形性的$R_{1.4} = 12.57_{-0.92}^{+0.73}$ km和$Λ_{1.4} = 550_{-225}^{+223}$。最后，我们展示了如何建设的完全NS EoS的基础上核的经验参数在饱和密度导致一定的张力与天体物理数据，以及如何混合的方法提供了一个解决方案。
2021-02-19 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
On the astrophysical robustness of neutron star merger r-process
在这项研究中，我们探讨了核合成的动态喷出物的紧凑的二元合并。我们特别感兴趣的问题如何敏感的丰度模式是合并系统的参数。因此，我们系统地调查组合的中子星的质量范围从1.0到2.0 \Msun和完整性，我们比较的结果与两个模拟的中子星黑洞合并。喷出物的质量变化的一个因素的5所研究的系统，但所有的金额（合并率的不确定性内）是兼容的宇宙r-过程的主要来源。喷出物经历了一个强大的r-过程核合成，产生了所有的元素，从第二个到第三个高峰，在接近太阳的比例。最引人注目的是，这个r-过程是非常强大的，所有23个研究的二元系统产生几乎相同的丰度模式。这主要是由于喷出物是非常丰富的中子（\ye $\approx0.04$）和r-过程路径沿着中子滴线蜿蜒，使丰度完全由核，而不是由天体物理性质决定。这种鲁棒性加上容易与第二和第三个峰值再现紧凑的二进制合并的主要候选人的来源所观察到的独特的重r-过程组件。
2012-08-04 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Astrophysical constraints on neutron star $f$-modes with a nonparametric equation of state representation
National Institute of Technology, Rourkela（鲁尔基拉国家理工学院）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）；Department of Physics, University of Toronto（多伦多大学物理系）；INFN Sezione di Catania, Dipartimento di Fisica（意大利国家核物理研究院卡塔尼亚分部物理系）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀米特理论物理研究所）
本文利用高斯过程模型和多源观测数据，研究中子星f-模振荡频率约束及其对引力波信号的影响。
2024-10-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Nuclear physics uncertainties in neutrino-driven, neutron-rich supernova ejecta
核心坍缩超新星（CCSNe）中的中子驱动喷出物提供了一个有趣的天体物理场景，其中Sr和Ag之间的较轻的重元素可以合成。以前的研究强调了（$α,n$）反应在这些元素的产生中所起的重要作用，特别是在富中子和富α环境中。本文研究了在不同天体物理条件下元素丰度对特定（$α,n$）反应速率不确定度的敏感性。在蒙特卡洛核合成研究超过36个代表性的天体物理风条件下，我们已经确定了最重要的反应的基础上，他们对最终元素丰度的影响。对这些反应的实验研究将减少核合成的不确定性，并有可能利用观测来了解较轻重元素的起源及其形成的天体物理条件。
2020-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Generative artificial intelligence for reconstructing neutron-star matter
该研究用去噪扩散模型重建中子星物态方程，结合先验与精确物理约束，得到1.4倍太阳质量下的半径和潮汐形变结果，支持强子-夸克交叉过渡，为不适定逆问题提供模板。
2026-09-09 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Phenomenological quark-hadron equations of state with first-order phase transitions for astrophysical applications
本文提出了一个适用于天体物理的具有一级相变的状态方程模型。该模型基于夸克-强子相变的两相方法，通过构造导致一级相变。由此产生的模型已经成功地用于几个天体物理学的应用，如冷中子星，核心坍缩超新星爆炸和双中子星合并。这项工作的主要目标是介绍模型的细节，讨论某些功能，并最终以表格形式发布以供进一步使用。
2021-01-24 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Astrophysical constraints on dark-matter $Q$-balls in the presence of baryon-violating operators
标准模型的超对称扩展预言了非拓扑孤子$Q$ -球的存在。假设标准宇宙学历史在暴胀之前，$Q$ -球可以在早期宇宙中形成，并可以构成暗物质。相对较大质量的这种暗物质粒子意味着较低的数密度，使得直接探测非常具有挑战性。最强的限制来自中子星的存在，因为如果重子$Q$球被中子星捕获，$Q$球可以吸收重子数，释放能量，最终摧毁中子星。然而，在重子数违反高维算子的存在下，一旦$Q$-球达到一定的尺寸，中子星内部的$Q$-球的生长就会受到阻碍。我们重新检查的限制，并确定一些类的高维运营商的超对称$Q$球可以占暗物质。目前的限制留下了广泛的参数可用于超对称$Q$球形式的暗物质。
2016-12-05 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical implications of double-layer torsional oscillations in a neutron star crust as a lasagna sandwich
在中子星的地壳中，在两个弹性层中可能发生全局扭转振荡。外层和内层分别由球形和圆柱形核以及圆柱形孔（管）和球形孔（气泡）组成，而在这两层之间，夹着弹性极小的板状（千层面）核相。在这项工作中，我们更新的基本振荡的本征频率在内层的系统计算新允许管的存在。我们发现，频率仍然强烈依赖于核对称能的斜率参数，$L$，而几乎是独立的对称核物质的不可压缩性。我们还发现，内层的基频可以变得比外层的小，因为管相具有相对较小的剪切模量，同时在厚度上占主导地位。因此，我们不仅可以成功地解释最初在SGR 1806- 20的X射线余辉中发现的准周期振荡现象，而且还可以解释最近用贝叶斯方法发现的许多其它现象。
2019-06-17 astro-ph.HE nucl-th
Astrophysical Implications of Neutron Star Inspiral and Coalescence
在引力波中观测到的两颗中子星的第一个螺旋非常接近，允许同时观测引力波和电磁波，这是几年来没有预料到的。他们的合并，随后是伽马射线暴和千诺瓦，在电磁望远镜的光谱波段被观察到。这些GW和电磁观测在理解短伽马射线暴、确定最重元素的起源和确定中子星的最大质量方面取得了巨大进展。从潮汐在引力波形上的印记和对X射线双星的观测中，人们可以提取出螺旋形中子星的半径和变形能力。半径、最大质量和因果关系一起约束了中子星状态方程，未来的约束可以来自合并后振荡的观测。我们有选择地回顾这些结果，用推导和估计来填充一些物理学。
2022-01-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Exploring Fermionic Dark Matter Admixed Neutron Stars in the Light of Astrophysical Observations
本研究通过求解双流体TOV方程结合贝叶斯推断分析天体物理观测数据，发现当前观测主要约束DMANS的暗物质分数，且该分数主要由高密度下强子EoS的硬度决定。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Can COSI detect $γ$-ray lines from rare isotopes produced in the astrophysical intermediate neutron-capture process?
Department of Physics and Astronomy, Louisiana State University（路易斯安那州立大学物理和天文学系）
研究天体物理中间中子俘获过程（i过程）中稀有同位素产生的核γ射线线发射，并评估用γ射线望远镜观测这些发射的前景，发现COSI探测到i过程发射线的概率最高约11%。
2026-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
New Gogny interaction suitable for astrophysical applications
Gogny相互作用的D1族参数化通常受到相当软的中子物质状态方程的影响，导致中子星的最大质量远低于两个太阳质量的观测值。我们提出了一个reparametrization方案，保留了良好的性能的Gogny力，但允许一个调整的对称性能量的密度依赖性，这反过来又修改了最大恒星质量的预测。该方案适用于D1M，并导致一个新的参数集，称为D1M*。在中子星域中，D1M* 预测了两个太阳质量的最大质量和与SLy4 Skyrme相互作用所获得的一致的恒星的整体性质。通过有限核中的一组选择性计算，我们检验了D1M* 在核中原子核结构的几个方面优于D1M.
2017-12-19 astro-ph.HE nucl-th
Axions from Neutron Star Mergers
类轴子粒子（ALP）原则上可以在非常热和密集的天体物理环境中产生，从满足这些条件的极端物体逃逸，然后在事件和地球之间的磁场中转化为伽马射线。这一过程可能为轴子的物理学和产生它们的天体物理学物体的内部工作提供了一个新的窗口。有趣的是，虽然这一过程已被研究的核心坍缩超新星和其他极端的天体物理事件，没有估计存在的中子星合并，对象最近通过检测引力波。在这项工作中，我们研究了生产的ALP在中子星合并，发现一个大区域的ALP参数空间的幅度在源是这样的，以产生一个相当大的伽马射线信号在地球上。我们发现，这些事件放置在附近的星系的检测预测，发现它们是潜在的费米-LAT观测，从而打开了一个新的窗口，这些灾难性的事件的天体物理学，并超越标准模型的新粒子。
2022-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Multi-physics constraints at different densities to probe nuclear symmetry energy in hyperonic neutron stars
本研究在相对论平均场模型框架下，结合手征有效场论、重离子碰撞及多信使观测等多密度多物理约束，探究超子星参数空间，发现超子参数与天体物理数据无关联，但超子的引入使两类数据产生张力，显著限制了参数空间。
2023-12-17 astro-ph.HE nucl-th
Constraining Neutron-Star Matter with Microscopic and Macroscopic Collisions
解释高能天体物理现象，如超新星爆炸或中子星碰撞，需要对超核密度的物质有深入的了解。然而，我们对中子星核心中致密物质的了解仍然有限。幸运的是，致密物质不仅在天体物理观测中被探测，而且在地球重离子碰撞实验中也被探测。在这项工作中，我们使用贝叶斯推断相结合的数据，从天体物理学多信使观测中子星和重离子碰撞的金核在相对论能量与微观核理论计算，以提高我们的理解致密物质。我们发现，列入重离子碰撞数据表明，在致密物质的压力增加相对于以前的分析，转向更大的值，中子星半径与最近的NICER观测一致。我们的研究结果表明，从重离子碰撞实验的约束显示出显着的一致性与多信使观测，并提供补充信息的核物质在中等密度。这项工作结合了核理论、核实验和天体物理观测，并展示了联合分析如何揭示在中子星探测的密度范围内富中子超核物质的性质。
2022-06-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征，这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的，因此高能暗重子的产生得到了增强，因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数，我们得到新的，强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束，由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子，并由于暗重子的后期衰变。此外，中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子，提供了一种新的热源，但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件，我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人，并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Charged-current neutrino opacity within the relativistic Hartree-Fock framework for astrophysical simulations of core-collapse supernovae and binary neutron star mergers
Wroclaw University of Science and Technology（弗罗茨瓦夫科技大学）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）；Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学）
本文基于中微子弱相互作用在致密星体爆发和双中子星并合中的重要作用，发展了描述底层核介质的改进方法，通过引入动量依赖的核相互作用，提高了中微子电荷电流弱率的计算精度。
2026-10-19 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Astrophysical constraints on the cold equation of state of the strongly interacting matter
HUN-REN Wigner RCP（匈牙利科学院温格研究物理中心）；Institute of Technology, MATE KRC（马塔伊·卡罗利大学技术研究所）；Universität Potsdam（波茨坦大学）
通过天体观测数据约束强相互作用物质的冷方程状态，结合QCD计算、脉冲星质量和潮汐变形性等观测结果，探讨方程状态的限制条件。
2026-04-29 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Investigating the role of nuclear parameters on oscillation modes in hot Neutron Stars
该研究在广义相对论框架下系统探究核参数与热效应对热中子星性质及振荡模式的影响，明确有效核子质量的核心调控作用，验证相关普适关系对核饱和性质不敏感的结论。
2025-01-15 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Towards Understanding Astrophysical Effects of Nuclear Symmetry Energy
确定致密丰中子核物质的物态方程是核物理和天体物理的共同目标。除了可能的相变，核对称性的密度依赖性\esym是丰中子核子物质状态方程中最不确定的部分，特别是在超饱和密度下。近年来，利用各种微观核多体理论和唯象模型，在预测对称能和理解为什么对称能仍然很不确定方面取得了很大进展。与此同时，在地球核实验室和天体物理观测站的对称能探测方面也取得了重大进展。鉴于GW170817事件以及正在进行或计划进行的核实验和天体物理观测探测致密富中子物质的状态方程，我们回顾了最近的进展，并确定了新的挑战，我们对几个选定的主题了解核对称能量的天体物理效应至关重要。
2019-05-29 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Neutron Skin Effects on Particle Emission in Heavy-Ion Collisions: A Topic Review with Astrophysical and Nuclear Structure Connections
Key Laboratory of Nuclear Physics and Ion-beam Application (MOE), Institute of Modern Physics, Fudan University（复旦大学现代物理研究所）；Shanghai Research Center for Theoretical Nuclear Physics, NSFC and Fudan University（复旦大学理论核物理上海研究中心）；School of Physics, East China Normal University（华东师范大学物理系）
本文综述中子皮对重离子碰撞中粒子发射和集体动力学的影响，强调其作为同位旋矢量核相互作用探针的作用，并提出结合多系统观测与核结构及天体物理信息以定量约束中子皮和对称能密度依赖性的前景。
2026-09-15 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Neutron star tidal deformability and equation of state constraints
尽管中子星有着悠久的历史和天体物理学的重要性，但它们的一些关键性质仍然不确定。在它们内部遇到的极端条件，包括极端密度和同位旋不对称的不确定成分的物质，在广义相对论中独特地决定了恒星的宏观性质。天体物理学对这些宏观性质的限制，如中子星的质量和半径，长期以来一直被用来理解形成它们的物质的微观性质。本文讨论了中子星的另一个天体物理学上可观测的宏观性质：潮汐形变。中子星与其他具有结构的扩展天体一样，在外部潮汐场的影响下会发生潮汐形变。在通过引力波发射观测到的中子星合并的背景下，这种变形可以通过称为\emph{tidal deformability}的参数进行量化。我们讨论了潮汐变形的作用，在观测的聚结中子星与引力波，以及它如何可以用来探测自然界最紧凑的物质对象的内部结构。也许不可避免的是，大部分的讨论将由GW 170817决定，截至撰写本文时，GW 170817是对双中子星与引力波合并的最具信息性的确认探测。
2020-11-12 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
An accurate metric for the spacetime around neutron stars
准确描述中子星周围的时空是天体物理学的一个重要课题。对于天体物理学的应用，我们需要有一个度规来捕捉中子星周围时空的所有性质。此外，精确的适当参数化度量，即，以与中子星的物理结构直接相关的参数给出的度量可用于解决逆问题，该逆问题是从天体物理观测推断中子星的结构的性质。在这项工作中，我们提出了这样一个近似的静态和轴对称的外部中子星，这是使用恩斯特形式主义和参数化的中心对象的相对论多极矩。这个度规是在Weyl-Papapetrou坐标的多极矩作为自由参数的扩展方面给出的，并且在捕获中子星时空的物理性质方面被证明是非常准确的，因为它们是在广义相对论中数值计算的。由于度量是以展开形式给出的，因此与以前的方法相比，表达式更简单，更容易实现。为了将广义相对论中的度规参数化，我们利用最近发现的普适三毛关系来产生一个三参数度规。最后，一个简单的扩展，这个度规的标量张量理论与无质量的标量场，这也承认一个表述的恩斯特潜力。
2016-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Establishing the Non-Primordial Origin of Black Hole-Neutron Star Mergers
来自早期宇宙的原始黑洞（PBH）构成了一个有吸引力的暗物质候选者。LIGO/Virgo合作项目首次探测到黑洞-中子星（BH-NS）候选引力波事件GW 200105和GW 200115，已经引发了对非天体物理起源的猜测。我们分析，第一次，总体积合并率的PBH-NS二进制通过两体引力散射形成，发现他们是次主导的天体物理BH-NS率。与二元黑洞相比，其中很大一部分可能是原始起源的，要么形成于暗物质晕，要么形成于早期宇宙，PBH-NS率不能通过恒星形成之前的贡献显着提高。我们的研究结果意味着，确定的BH-NS事件的天体物理起源，即使PBH-PBH事件显着有助于GW的意见。
2022-05-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Rapidly rotating neutron stars in $R$-squared gravity
引力的$f(R)$理论是对暗能量最流行的替代解释之一，因此研究这些理论可能的天体物理意义是一项重要的任务。本文通过考虑在$R^2$引力作用下快速旋转的中子星，在这个方向上取得了实质性的进展。数值结果和我们使用的方法是非微扰和自洽的。详细研究了中子星的质量、半径和转动惯量等性质，结果表明自转放大了对广义相对论的偏离，最大质量和最大转动惯量可以达到很高的值。这一观测结果类似于之前在其他引力理论（如标量张量理论）中对快速旋转的中子星的研究，它可能会导致强烈的天体物理学表现。
2015-01-19 astro-ph.HE gr-qc
