Radiation from rapidly rotating oblate neutron stars
本文详细介绍了快速旋转扁球形致密天体辐射的理论框架。通过使用Hamilton-Jacobi形式主义，我们展示了如何特殊的相对论旋转效应，如角像差，多普勒增强，和时间延缓自然出现从旋转的紧凑对象的广义相对论处理。我们使用的Butterfly-Ipser度量扩展到第二阶旋转，因此包括光弯曲，帧拖动，和四极偏差的影响，我们的测地线计算。我们还详细描述了所使用的数值算法，并提供了一个开源的实现的数值框架，称为本德。作为应用，我们研究了谱线轮廓（即，涂抹内核）从快速旋转的扁圆中子星。我们发现，在这个度量描述的二阶四极效应是不够强，几乎任何物理现实的参数组合，以产生狭窄的可观察到的功能，在光谱能量分布，因此，实际上检测到它们是不可能的。还针对所有视角报告了旋转拖尾核的十分之一最大值处的全宽和半最大值处的全宽。然后，这些可以被用来定量地估计旋转拖尾对所观察到的光谱的影响。我们还计算了准确的脉冲轮廓和观测者的天空图的快速旋转吸积毫秒恒星上的热点发射。这使我们能够量化人们期望从典型的快速旋转的毫秒脉冲星上观察到的脉冲部分的强度。
2018-03-20 astro-ph.HE
Anisotropic emission of neutrino and gravitational-wave signals from rapidly rotating core-collapse supernovae
我们提出的中微子和GW信号的基础上的三维（3D）核心坍缩超新星模拟快速旋转的27 $M_{\odot}$星的分析。我们发现了一种新的中微子信号，它是由灯塔效应产生的，其中强中微子发射区域绕旋转轴的旋转导致中微子信号的准周期调制。根据观察者的视角，时间调制将在IceCube和未来的Hyper-Kamiokande中清楚地检测到。GW发射也是各向异性的GW信号发射，如前所述，最强烈的朝向赤道旋转核心崩溃和反弹，和非轴对称的不稳定性在postbounce阶段导致更强的GW发射朝向自旋轴。我们表明，这些GW信号可以成为LIGO级探测器的银河系事件的目标。反弹后GW发射的起源自然解释了为什么GW的峰值频率大约是中微子调制频率的两倍。我们指出，同时检测到的旋转引起的中微子和GW签名可以提供一个快速旋转的原中子星在出生时的吸烟枪签名。
2018-01-06 astro-ph.HE
Three-dimensional simulations of rapidly rotating core-collapse supernovae: finding a neutrino-powered explosion aided by non-axisymmetric flows
本文报道了在各向同性扩散源近似下采用中微子输运方案对$11.2$和27颗$M_{/odot}$星进行的一系列三维转动核坍缩模拟的结果。通过系统地改变旋转的初始强度，我们发现27个$M_{/odot}$祖细胞的旋转辅助爆炸，在没有旋转的情况下失败。在以前的二维（2D）自洽旋转模型中没有捕捉到的独特功能，因为不断增长的非轴对称不稳定性起着关键作用。在快速旋转的情况下，由所谓的低$T/|W|$不稳定性产生的强螺旋流增强了从原中子星（PNS）到增益区的能量输运，使激波膨胀更有能量。爆炸在垂直于旋转轴的方向上发生得更强烈，这与以前的2D预测不同。
2016-05-19 astro-ph.HE
Gravitational Redshift for Rapidly Rotating Neutron Stars
University of Alberta（阿尔伯塔大学）
本文提出修正快速旋转中子星引力红移计算中的误差，以提高X射线脉冲星观测数据的准确性。
2025-10-14 astro-ph.HE
Properties of rapidly rotating hot neutron stars with antikaon condensates at constant entropy per baryon
我们考虑一个无中微子的热中子星，它的核心含有反K介子凝聚，并且每个重子的熵是有限的。我们找到了一系列熵和反K介子光学势的状态方程，并生成了静态和旋转恒星的质量分布。自转引起恒星平衡的许多变化，因此它的结构性质也随之演化。在这项工作中，我们报告的旋转对热中子星的质量和形状的不同状态方程和热力学条件的影响。还探讨了高温静态中子星的温度分布。我们还对具有强磁场的轴对称旋转NS所发射的引力波的振幅作了粗略的估计。
2018-09-27 astro-ph.HE
A versatile numerical method for obtaining structures of rapidly rotating baroclinic stars: self-consistent and systematic solutions with shellular-type rotation
本文发展了一种基于自洽场格式的快速旋转恒星结构的数值计算方法。迭代地获得解。用这种方法自洽地计算了快速旋转的正、斜压平衡态。通过改变恒星内部的等熵面，研究了两类旋转斜压星。系统地计算了这些方程的解序列，并得到了临界转动模型，超过该模型就不存在转动平衡态。所有这些旋转的斜压星都必须满足Bjerknes-Rosseland规则。在假设恒星为理想气体星的条件下，成功地得到了等熵面为扁圆形且表面温度在两极比赤道高的壳状自转斜压星的自洽解.这是第一个自洽的和系统的解决方案，快速旋转的斜压星壳型旋转。由于它们的快速自转满足稳定性准则，这些旋转的斜压星将是动力学稳定的。这种新的数值方法和快速旋转斜压恒星的解将有助于研究快速旋转的恒星演化。
2015-10-20 astro-ph.HE astro-ph.SR
Non-axisymmetric oscillations of rapidly rotating relativistic stars by conformal flatness approximation
采用广义相对论的空间共形平坦近似，提出了一种新的计算快速旋转相对论恒星非轴对称本征模的数值方法。该近似抑制了相对论引力的辐射自由度，场方程被转化为一组椭圆方程。该代码进行了测试，对低阶的F-和P-模式的缓慢旋转的恒星，我们的新代码计算的频率和计算的完整的理论观察到一个很好的协议。整个序列的低阶反向旋转f-模式的计算，这是容易受到引力辐射驱动的不稳定性。
2012-11-07 astro-ph.HE gr-qc
Stationary resonances of rapidly-rotating Kerr black holes
研究了在快速旋转Kerr黑洞背景下的大质量标量场的Klein-Gordon方程。特别是，我们推导出一个简单的公式，在黑洞时空的静态（边缘稳定）的共振场。解析推导的公式示出同意直接数值计算的共振。我们的结果提供了一个上界的不稳定制度的快速旋转克尔黑洞的大规模标量扰动。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Mechanism of r-mode stability in young rapidly rotating pulsars
我们证明，在年轻的快速旋转的类星体的r-模式的稳定性可能会得到解释，如果考虑到强介质修改的核子-核子相互作用，因为在致密的核子物质的软化的π自由度。不需要有效的直接Urca过程。在我们的模型中，观测到的旋转最快的年轻脉冲星PSR J 0537 -6910的质量应该是$\geq 1.8M_{\odot}$。
2014-12-01 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
The Hawking evaporation process of rapidly-rotating black holes: An almost continuous cascade of gravitons
研究表明，快速旋转的克尔黑洞具有无量纲比$τ_{\text{gap}}/τ_{\text{emission}}=O(1)$的特征，其中$τ_{\text{gap}}$是连续霍金量子发射之间的平均时间间隔，$τ_{\text{emission}}$是单个霍金量子从黑洞发射所需的特征时间尺度.这种关系意味着来自快速旋转黑洞的霍金级联具有几乎连续的特征。我们的研究结果纠正了一些不准确的索赔，最近出现在文献中的霍金黑洞蒸发过程的性质。
2015-06-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Rapidly rotating neutron stars with a massive scalar field - structure and universal relations
我们在标量张量理论中构造了一个有质量标量场的快速旋转中子星模型。标量场具有非零质量的事实导致了非常有趣的结果，因为耦合参数的允许值范围显著加宽。这些偏离纯广义相对论的参数值与观测值一致时，可能会非常大。与静态情况相比，快速旋转可以将差异放大数倍。研究了慢转和快转情况下归一化转动惯量与四极矩之间的普遍关系。结果表明，这些关系式在很大程度上仍然与物态方程无关，并且与纯广义相对论的偏差可能很大。这使得大量标量-张量理论成为少数几个可以通过普适的$I$ -Love- $Q$关系检验的引力理论之一。
2016-07-12 astro-ph.HE gr-qc
Rapidly rotating neutron stars in scalar-tensor theories of gravity
本文给出了标量-张量引力理论中控制快速旋转中子星平衡的场方程，以及有代表性的数值解。研究了非平凡标量场存在的条件以及与广义相对论解的偏差。标量张量理论的两个例子进行检查-一种情况下，相当于Brans-Dicke理论和第二种情况下，这是微扰等价于爱因斯坦的广义相对论在弱场制度，但可以显着不同的强场。我们的数值结果表明，快速旋转的中子星模型与非平凡的标量场存在于这两种情况下，标量场的影响是更强的快速旋转。如果我们根据目前的观测结果来考虑耦合参数的值，那么只有标量-张量理论的第二个例子对中子星的结构有重要的影响。我们表明，标量化，快速旋转的中子星存在的参数范围比在静态的情况下，因为一个非平凡的标量场存在，即使耦合常数$β>-4.35$的值，这些解决方案是积极的比广义相对论的更有利。此外，快速旋转的标量张量中子星与广义相对论解的偏差明显大于静态情况。
2014-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Interior Matter Estimates of Rapidly Rotating Compact Stars
通过比较不同理论模型下的真实自转频率与观测数据，尝试以自己的方式探索毫秒脉冲星SAXJ1808.4 -3658和可能的亚毫秒脉冲星XTEJ 1739 -285等快速自转致密星的内部成分，从而对致密星的物质组成产生更严格的约束。根据他们的处理方法，SAXJ1808.4 -3658是一颗具有奇异物质的恒星，而XTEJ 1739 -285是一颗混合恒星。
2010-05-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrogen-Poor Circumstellar Shells from Pulsational Pair-Instability Supernovae with Rapidly Rotating Progenitors
在一定的质量范围内，大质量恒星可以经历由电子/正电子对不稳定性引发的剧烈脉动，这种不稳定性会使物质膨胀，但不会完全破坏恒星。在一次或多次这样的脉动之后，这些恒星预计会经历核心坍缩，引发超新星爆炸。如果母星的金属丰度非常低，并且旋转速度足够快，可以进行几乎均匀的演化，那么对这种脉动现象敏感的质量范围可能低至50-70 Msun。脉动中喷射出的物质的质量、动力学和成分是决定爆炸后续观测特征的重要方面。我们研究了恒星模型和旋转速率的样本的动态，并讨论了第一批恒星的影响，LBV样的现象，和超亮超新星。我们发现，快速旋转的先驱体（>30%的临界值）的脉动对不稳定事件喷射的壳层是贫氢和氦和氧丰富。
2012-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Purely imaginary polar resonances of rapidly-rotating Kerr black holes
我们证明了快速旋转Kerr黑洞的非振荡（纯虚）极准正规共振的存在性。这些纯虚共振态可以用紧致形式表示：w_n=-i2*pi* T_{BH} *（1 +1+n），其中T_{BH}是黑洞温度，l是模的球谐指数，n= 0，1，2，.是共振参数。结果表明，我们的分析结果的黑洞共振谱同意最近出现在文献中的新的数值数据。
2013-11-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Unusual behavior of epicyclic frequencies around rapidly rotating compact stars
我们报告了围绕旋转中子星和奇异夸克星的近圆形轨道中的轨道和周转频率的数值计算。用FPS状态方程描述中子星的结构，用MIT袋模型描述奇异夸克星的状态方程。在完全广义相对论下计算了匀速旋转恒星的位形。我们发现，垂直周转频率是非常敏感的扁率旋转的恒星。对于中等质量的旋转中子星模型，以及奇异夸克星模型，靠近恒星的测试粒子轨道的节进动的方向以一定的恒星旋转速率变化。这些发现可能对kHz QPO模型有影响。
2015-03-23 astro-ph.HE gr-qc
Triaxial instabilities in rapidly rotating Neutron Stars
用LORENE/Nrotstar程序研究了快速旋转中子星的粘滞驱动棒模长期不稳定性。这些不稳定性为中子星的旋转频率设定了比开普勒频率/质量脱落极限更严格的极限。程序中采用的方法包括扰动一个中子星的轴对称稳态位形，并通过构造一系列三轴准平衡位形来研究其演化。从CompOSE数据库中找出了Polytropic以及10个现实状态方程（EOS）的对称性破缺点。分段多变的EOSs的概念已被用来理解现实EOSs的旋转不稳定性，并与19个不同的现实EOSCompOSE验证。文中还简要地讨论了用地基LIGO/VIRGO干涉仪探测粘性不稳定性引起的准周期引力波的可能性。
2018-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Instability windows and evolution of rapidly rotating neutron stars
我们考虑了低质量X射线双星中快速旋转的中子星在r模激发下的不稳定性（类似于地球上由科里奥利力控制的Rossby波）。我们认为，有限的温度效应在超流核心的中子星导致共振耦合和增强阻尼（因此稳定性）的振荡模式在一定的恒星温度。使用一个简单的唯象模型，我们表明，高自旋频率的中子星可能会花费大量的时间在这些“共振”温度。这一发现使我们能够解释LMXB中令人困惑的热快速旋转中子星观测，并预测一类新的热，非吸积，快速旋转中子星，其中一些可能已经被观察到，并暂时确定为静止LMXB（qLMXB）候选者。我们还对中子星的自旋频率施加了一个新的理论极限，解释了吸积毫秒X射线双星统计分析得出的截止自旋频率~730 Hz。除了解释观测结果外，我们的模型还提供了一种新的工具来限制超致密物质的性质，将测量的共振温度与理论预测的共振温度进行比较。
2014-03-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Orbital and epicyclic frequencies around rapidly rotating compact stars in scalar-tensor theories of gravity
在标量张量引力理论中，我们研究了快速旋转的中子星和奇异星周围的粒子的轨道和周转频率。我们发现这些频率非常大的偏差，当比较它们的相应值在广义相对论，最大质量旋转模型。相反，对于自旋频率为700赫兹（大约是中子星已知的最大自转速率）的模型，偏差通常很小。然而，对于一个非常刚性的状态方程和一个高质量的周转频率从它的GR值的偏差是明显的，即使在700赫兹的自旋频率。原则上，这种偏差在低质量x射线双星的准周期振荡模型中可能变得很重要，并且可以作为强引力的测试（如果其他参数受到很好的约束）。尽管本文主要集中在轨道和周转频率，我们在这里提出的第一次快速旋转，标量化的平衡致密星与现实的强子状态方程和奇怪的物质状态方程。我们还提供了非旋转极限下标量化中子星的外部时空及其周转频率的解析表达式。
2014-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino cooling and spin-down of rapidly rotating compact stars
在快速旋转的致密恒星中，r模的引力波不稳定性被认为会使它们在超新星中诞生后不久就旋转到开普勒频率的十分之一。我们指出，r-模扰动也影响中微子冷却和粘性热致密星通过恢复弱平衡的过程。我们用一个简单的模型来说明这一事实，即在完全由三味简并夸克物质组成的致密星（一种奇异夸克星）中由于引力波发射而导致的自旋下降。这种振荡的流体物质的非平衡中微子冷却是量化的。我们的研究结果意味着，一个一致的治疗的热和自旋频率演化的年轻和热的致密恒星是一个必要的估计持久性的引力波从这样的源。
2010-08-30 astro-ph.HE nucl-th
Asteroseismology of rapidly rotating neutron stars - an alternative approach
本文研究了快速旋转中子星f模的引力波星震学关系。采用了一种与以往研究不同的方法--首先，用转动惯量代替恒星半径，其次，振荡频率和阻尼时间的归一化是不同的。结果表明，在非旋转的情况下，这可能会导致一个更强的状态方程的独立性和我们的目标是推广的静态关系的快速旋转的情况下和值的球形模式数$l\ge2$。我们采用现实的状态方程，涵盖了非常大的范围内的刚度，以更好地检查的关系的普遍性。最后，我们探讨了反问题，即由观测到的引力频率和阻尼时间反演出中子星的参数。事实证明，通过这组新的关系，我们可以使用三个频率以非常好的精度解决逆问题，这在以前的研究中是不可能的，其中还需要阻尼时间。星震学的关系也是特别好的大规模快速旋转的模型，受到长期不稳定性。
2015-07-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rapidly rotating spacetimes and collisional super-Penrose process
我们考虑一般的轴对称旋转时空和检查粒子碰撞的ergoregion。所得结果是一般的，并与在N中旋转Teo虫孔的特殊情况下所得结果一致。Tsukamoto和C. Bambi，Phys.Rev.D91，104040（2015）.它表明，足够快的旋转，逃逸到无穷大的粒子的能量可以成为任意大（所谓的超彭罗斯过程）。此外，该能量通常比碰撞粒子的质心能量大得多。从这个意义上讲，情况与黑洞附近的碰撞完全不同。
2016-05-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Three-Dimensional Collapse of a Rapidly Rotating 16 $M_{\odot}$ Star
我们报道了一颗快速旋转的16 $M_{\odot}$星铁核坍缩的三维（3D）流体动力学演化。这是第一次，我们遵循的3D演变的角动量（AM）分布在铁芯和对流壳燃烧区域的最后10分钟，并包括重力不稳定性和核心崩溃。在3D中，我们发现，对流区域显示出有效的AM运输，导致AM配置文件，不同的形状和幅度从$\texttt{MESA}$在几个壳对流周转时间尺度。对于不同的祖先模型，如紧密耦合的Si/O对流壳层，有效的AM运输在三维模拟可能会导致一个显着不同的AM分布在恒星内部影响估计出生的中子星或黑洞自旋。我们的研究结果表明，在对流和旋转壳燃烧区域的三维AM运输的大质量恒星的模型中的关键组成部分，可以定性地改变爆炸的结果和推断紧凑的残余物的属性。
2021-12-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
The surface of rapidly-rotating neutron stars: implications to neutron star parameter estimation
中子星内部成分探测器（NICER）目前正在观测旋转中子星表面热点发射的X射线脉冲轮廓，从而能够以前所未有的精度推断其半径。脉冲轮廓模型中的一个关键要素是恒星扁圆形状的分析公式。这些公式需要在一个大的中子星的解决方案，其中涵盖了广泛的状态方程，恒星的紧凑性和旋转频率的合奏拟合。然而，这一过程引入了系统误差的来源，因为（i）拟合不能完美地描述系综中所有恒星的表面，以及（ii）中子星由单个状态方程描述，其对表面形状的影响在拟合过程中被平均。在这里，我们进行了第一次研究这个系统误差，发现证据表明，它是次显性相对于由NICER半径推断的统计误差。我们还发现，NICER目前使用的公式可以用于推断快速旋转的恒星的半径的证据，公式的有效性域之外。此外，我们采用了一种精确的基于几何的方法来定位快速旋转中子星的数值解的表面，并采用了一个新的高精度公式来描述它们的表面。这些结果可用于需要精确描述快速旋转中子星扁圆表面的应用。
2021-05-05 astro-ph.HE gr-qc
Rapidly rotating black holes in dynamical Chern-Simons gravity: Decoupling limit solutions and breakdown
快速旋转的黑洞是理解爱因斯坦广义相对论（GR）修正的主要舞台。我们构造的解决方案，快速旋转的黑洞在动态陈-西蒙斯（dCS）重力，一个有用的和有动机的例子后GR校正。我们把dCS作为一个有效的理论，因此工作在去耦限制，在那里我们应用微扰方案使用克尔度规作为背景解决方案。利用标量场的解和度规微扰的迹，我们确定了微扰方法的有效性。我们发现，最大自旋极限可能是发散的，和解耦极限是强烈限制快速旋转。快速旋转的恒星质量黑洞可能被用来对dCS的耦合参数$\ell$施加强约束。为了使在GRO J1655-40中观测到的黑洞处于退耦极限内，我们需要$\ell \lesssim 22$ km，这个值比目前太阳系动力学陈-西蒙斯引力的界限小7个数量级。
2014-08-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Transient Instability of Rapidly Rotating Black Holes
本文研究了近极值Kerr黑洞对外部标量场、电磁场和引力场扰动的线性响应。我们表明，能量密度，电磁场强度和潮汐力所经历的下降观察者表现出瞬态增长的地平线附近。增长在极值极限中持续任意长，再现了极值克尔的视界不稳定性。我们解释这些结果在近地平线的几何形状，并讨论潜在的天体物理意义。
2016-10-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Dark matter transport properties and rapidly rotating neutron stars
中子星是寻找暗物质的好地方，因为它们的高密度允许重复的相互作用。大质量弱相互作用粒子（WIMP）可以在中子星的核或壳中有效地散射。在本文中，我们专注于WIMP的贡献，如剪切粘度或热导率的输运性质，因为这些可以大大提高长的平均自由程。我们推测WIMP增加了中子星物质的剪切粘度，并有助于稳定r模式振荡。这些是集体振荡，其中回复力是科里奥利力。目前，在许多观测到的快速旋转的恒星中，r模被认为是不稳定的。如果WIMP稳定了r模式，这将允许中子星快速自旋。这可能要求WIMP-核子截面接近目前的实验极限，并且中子星中WIMP的密度适当。
2012-05-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Observational appearance of rapidly rotating neutron stars: X-ray bursts, cooling tail method, and radius determination
低质量X射线双星中的中子星（NS）以足够高的频率旋转，以显著偏离球形（$ν_* \sim$ 200- 600 Hz）。我们调查的影响，快速旋转的观测外观的NS。我们提出了解析公式的引力质量和赤道半径的快速旋转NS的质量$M$和半径$R$的非旋转NS相同的重子质量使用精确的完全相对论计算。我们计算光谱从一个扁圆旋转NS观察到在不同的倾角使用修改的扁圆史瓦西（MOS）近似，其中光弯曲计算史瓦西度规，但框架拖曳和四极矩的NS大约占光子红移计算。我们将冷却尾方法推广到快速旋转NS的情况，以获得具有相同重子质量的相应非旋转NS的$M$和$R$的最可能值。我们近似的本地光谱从NS表面的稀释黑体使用以前计算的NS大气模型。我们表明，NS半径可以高估3- 3.5公里的正面恒星的$R\approx 11$公里旋转在$ν_* =$ 700赫兹，如果版本的冷却尾方法用于非旋转NS。我们将该方法应用于在SAXJ1810.8PDMATHABMS 2609中以$ν_* \approx$ 532 Hz旋转的NS观察到的X射线爆发。如果在倾角i=60度时观察，非旋转NS（假设$M=1.5 M_\odot$）的最终半径变为$11.8\pm0.5$ km，正面观察时为$R=11.2\pm0.5$ km，这两个值比使用忽略旋转的标准冷却尾翼方法获得的半径小0.6和1.2 km。这些快速旋转NS的相应赤道半径为12.3 …
2020-05-19 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Causal fermion states in magnetic field in a relativistic rotating frame and electromagnetic radiation by a rapidly rotating charge
本文研究旋转参考系中磁场下 Dirac 场的因果费米子谱，推导其性质并计算态间跃迁产生的电磁辐射强度，揭示旋转对夸克-胶子等离子体辐射的巨大影响。
2024-10-21 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
