New Equations of State in Simulations of Core-Collapse Supernovae
本文讨论了三种新的状态方程在核塌缩超新星模拟中的应用。新的物态方程是基于Hempel和Schaffner-Bielich（HS）的核统计平衡模型，其中包括排除体积效应和相对论平均场（RMF）相互作用。我们考虑RMF参数化TM 1，TMA和FSUgold。这些状态方程实现到我们的球对称核心坍缩超新星模型，这是基于广义相对论辐射流体力学和三味玻尔兹曼中微子输运。将新物态方程得到的结果与广泛使用的H物态方程进行了比较。Shen等人和Lattimer & Swesty.系统的比较表明，非均匀核物质的模型描述与核相互作用的参数化对超新星动力学和中微子信号同样重要。此外，研究了核物理的几个新方面：HS状态方程包含核的分布，包括核壳效应。轻核的出现，例如，还探索了氘和氚，其可以变得与α和自由质子一样丰富。此外，我们还研究了核心坍缩失败的超新星中黑洞的形成，这主要取决于高密度状态方程。我们发现，温度效应导致系统的非相对论LS状态方程的RMF状态方程相比，更快的崩溃。我们推导出一个新的相关性的时间，直到黑洞的形成，它允许确定最大质量的原中子星，如果中微子信号从这样一个失败的超新星将在未来测量。这将给有限熵的核状态方程一个约束，补充了对冷中子星的观测。
2012-11-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Shedding Light on the EOS-Gravity Degeneracy and Constraining the Nuclear Symmetry Energy from the Gravitational Binding Energy of Neutron Stars
深入了解中子星的性质需要同时掌握超致密核物质的物态方程和强场引力理论。为了提供信息，可能有助于打破这种EOS重力简并，我们调查核对称能的影响，重力结合能的中子星内GR和标量张量子集的替代重力模型。重点讨论了饱和密度下核对称能斜率$L$的影响以及核对称能的高密度行为。我们发现，密度斜率$L$的变化或核对称能的高密度行为导致中子星的结合能发生较大的变化。使用GR和标量张量理论预测的差异只出现在大质量中子星上，即使在那时也明显小于对称能变化引起的差异。
2015-10-14 astro-ph.SR gr-qc nucl-ex
Breakdown of I-Love-Q universality in rapidly rotating relativistic stars
最近的研究表明，转动惯量（I）、四极矩（Q）和潮汐形变（Love数）之间存在着归一化关系，并且对于慢转中子星，它们几乎与物态方程无关。我们扩展的计算的I-Q关系旋转到质量脱落限制的模型，并表明，失去了普遍性的关系。随着自转速率的增加，归一化的I-Q关系明显偏离慢转极限，中子星的偏离度可达40%，奇异星的偏离度可达75%。偏差也依赖于状态方程，并且对于广泛的强子和奇异物质状态方程，如果考虑具有固定旋转频率的序列，则由于旋转引起的扩展与由于状态方程引起的扩展相当。尽管如此，对于现代现实状态方程的有限样本，人们可以将与普适性的偏差仅作为旋转的函数进行参数化。因此，以前提出的I-Love-Q关系式应该小心使用，因为在涉及旋转速度超过几百赫兹的致密物体的天体物理学情况下，它们失去了普遍性。
2014-02-23 astro-ph.SR gr-qc
Neutron-star radii based on realistic nuclear interactions
具有$2M_\odot$的中子星的存在要求中子星物质的状态方程具有强刚性。我们引入了一个在3-重子和4-重子之间普遍工作的多坡密子交换势（MPP）来计算EoS。用G矩阵折叠模型分析核-核散射，限制了它的强度。Eos是使用Brueckner-Hartree-Fock（BHF）和集团变分法（CVM）与核相互作用ESC和AV 18推导的。通过求解TOV方程得到质量-半径关系，其中$2M_\odot$上的最大质量是根据地面数据得到的。在典型质量$1.5M_\odot$下的中子星半径$R$预计为$12.3\!\sim\!13.0$ km。计算半径的不确定性主要来自3-和4-坡密子耦合常数的比值，这是任何地面实验都无法确定的。虽然$R(1.5M_\odot)$的值不受超子混合效应的影响，但它们的精细观测值表明了$M\!\sim\!2M_\odot$区域超子混合导致的EoS软化程度。如果$R(1.5M_\odot)$小于约12.4 km，则超子混合对EoS的软化必须是弱的。NICER空间飞行任务可提供有用的信息，精确测量$\pm 5\%$内的中子星半径。
2017-08-25 astro-ph.SR nucl-th
Nuclear Equation of state for Compact Stars and Supernovae
热密物质的状态方程是描述中子星、核心坍缩超新星和致密双星合并等天体静态和动态性质的基本输入。我们回顾了目前的状态EoS的紧凑对象，已研究了从头算多体方法和唯象模型。我们仅限于描述纯核子自由度的EOS，而不考虑奇异重子物质和/或夸克物质的出现。我们将理论预测与来自核物理实验和天体物理观测的不同数据进行了比较。将这样得到的互补信息结合起来，极大地丰富了我们对致密核物质性质的认识。本文还讨论了当前在描述EoS方面所面临的挑战，主要集中在从实验或观测数据中提取的约束的模型依赖性（特别是关于对称能），缺乏一个一致的和严格的多体处理在零和有限的温度下的物质遇到紧凑的恒星（例如，团簇形成问题和EoS扩展到非常高的温度），核子三体力的作用，以及直接URCA过程对EoS的依赖性。
2018-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Rapidly rotating neutron stars: Universal relations and EOS inference
本文提出从非旋转中子星性质估计均匀旋转中子星转动惯量和 $T/W$ 的普适关系，并将其部署到贝叶斯状态方程推断框架中，实现对旋转中子星观测的约百分之一精度稳健推断。
2024-01-15 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Constraining the EOS of neutron-rich nuclear matter and properties of neutron stars with heavy-ion reactions
重离子反应，特别是放射性束引起的反应，提供了有关核对称能密度依赖性的有用信息，因此，丰中子核物质的状态方程，与许多天体物理研究有关。本文讨论了用IBUU04输运模型分析重离子碰撞中的Isopsin扩散和$π^-/π^+$比，在亚饱和和超饱和密度下限制对称能的最新进展。简要介绍了部分约束对称能对中子星壳性质的天体物理影响、形变中子星发射的引力波和中子星的w模振荡。
2009-02-19 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
One possible mechanism for massive neutron star supported by soft EOS
最近发现的一颗大质量中子星（$1.97\pm0.04M_{\odot}$的PSR J1614-2230）排除了软物态方程，如高密度超子或K介子凝聚，而核理论或地面实验室数据更倾向于软物态方程。本文提出了一种可能的机制，即如果引力常量$G$在超强场下发生变化，软状态方程可以支持观测到的大质量中子星。
2012-04-13 astro-ph.SR nucl-th
Constraining a relativistic mean field model using neutron star mass-radius measurements I: Nucleonic models
本文基于场论微观核子EOS模型，利用NICER和引力波观测约束对称核物质EOS，并探讨未来X射线望远镜对EOS和核对称能的强约束潜力。
2024-03-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Rotating NSs/QSs and recent astrophysical observations
利用新近建立的统一中子星演化方程，研究了旋转中子星的快、慢两种组态。用几种更新的夸克物质Eos和Gibbs构造方法计算了纯夸克星和混合星的强子-夸克混合相。所有三种类型的EOS都满足最近的2太阳质量约束。通过对比观测到的毛刺与地壳转动惯量的理论计算，我们发现类船帆座星仍然存在毛刺危机。即将到来的精确的MoI测量（例如，脉冲星PSR J 0737 - 3039 A的可能的10%的精度）可以区分出QS和NS，因为无论恒星的致密性和质量如何，QS的MoI通常比NS和HS大$> \sim 1.5 $倍。使用表列的EOS，我们计算平稳和平衡序列的快速旋转，相对论性恒星在广义相对论从久经考验的$rns$代码，假设组成恒星的物质是一个完美的流体。利用NS/QS的旋转位形作为基本输入，模拟了短伽马射线暴（SGRB）内部平台样品的所有三个观测特性。最后，我们认为，对于某些特定的SGRB，NS-NS合并的后合并产物可能是超大质量的量子阱而不是NS，NS-NS合并是夸克解除禁闭和量子阱形成的可能位置.
2017-01-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Fast Rotating Neutron Stars with Realistic Nuclear Matter Equation of State
我们选取相对论平均场核物质状态方程，构造了均匀旋转中子星的平衡组态。我们计算特别是重力质量（$M$），赤道（$R_{\rm eq}$）和极（$R_{\rm pol}$）半径，偏心率，角动量（$J$），惯性矩（$I$）和四极矩（$M_2$）的中子星稳定对质量脱落和长期轴对称不稳定性。通过构造观测到的最快脉冲星PSR J 1748 - 2446 ad的恒定频率序列$f=716$ Hz，并将其约束在稳定区域内，我们得到了该脉冲星的一个较低的质量界，即$M_{\rm min}=[1.2$ - $1.4] M_\odot$.此外，我们还给出了一个与物态方程无关的重子质量（$M_b$）与非自转中子星引力质量（$M_b/M_\odot=M/M_\odot+(13/200)(M/M_\odot)^2$ [或$M/M_\odot=M_b/M_\odot-(1/20)(M_b/M_\odot)^2$ ]）的拟合公式。我们还得到了一个拟合公式，虽然不是EOS独立的，有关的引力质量和角动量的中子星沿长期轴对称不稳定线的每个EOS。我们计算无量纲角动量的最大值，$a/M\equiv c J/(G M^2)$（或“克尔参数”），$(a/M)_{\rm max}\approx 0.7$，发现也是独立的EOS。我们比较和对比，然后旋转中子星的四极矩与克尔外部解决方案预测的质量和角动量相同的值。最后，我们表明，虽然…
2015-06-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
A Gaussian Process framework for constraining the nuclear equation of state from microscopic calculations with correlated uncertainties
Ohio University（俄亥俄大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）；University of Washington（华盛顿大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Michigan State University（密歇根州立大学）
该研究提出基于手征核子相互作用的微观计算，引入GPDiff软件包实现高斯过程回归，约束核物态方程，为核EOS不确定性量化提供通用工具。
2026-08-11 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
A Bayesian inference of relativistic mean-field model for neutron star matter from observation of NICER and GW170817/AT2017gfo
对双中子星合并的光学和近红外观测不仅丰富了我们对宇宙中重元素丰度的认识，或有助于揭示通常所知的合并后的残留天体，而且可以有效地约束合并恒星内部致密核物质的性质和状态方程。在核物质的相对论平均场描述的基础上，我们利用第一个多信使事件GW 170817/AT 2017 gfo，结合NICER质量半径测量，对状态方程和核物质性质进行了贝叶斯推断. kilonova是由一个辐射传输模型与动态喷出物，光变曲线连接到EOS通过喷出物的属性（喷出的质量，速度，不透明度或电子分数）和二元参数（质量比和减少潮汐变形）之间的准普遍关系。结果表明，AT 2017 gfo分析得到的潮汐变形能力的后验分布呈现双峰结构，第一个峰被GW 170817数据增强，导致后验EOS略有软化，而第二个峰则不能被经验范围内具有饱和特性的核EOS所达到。由于大质量脉冲星PSR J 0740 +6620，在我们的分析中包含NICER数据导致EOS后部硬化。通过对这些观测数据的分析，给出了核饱和密度下的核不可压缩性、对称能及其斜率以及核子有效质量的结果。
2022-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Equation of state constraints from nuclear physics, neutron star masses, and future moment of inertia measurements
我们探索的约束条件的状态方程（EOS）的丰中子物质的基础上的微观计算核密度和观测的中子星。在以前的工作中，我们表明，预测的基础上，现代核相互作用的手征有效场论和两个太阳质量的中子星的观测结果在一个强大的不确定性范围内的中子星半径和EOS在很宽的密度范围。在这项工作中，我们扩展了这项研究，采用Hebeler等人的分段多面体扩展以及Greif等人的声速模型，表明中子星的转动惯量测量可以显著改善对物态方程和中子星半径的约束。
2020-10-07 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
New equation of states for postmerger supramassive quark stars
基于早期X射线余辉中通常观察到的内部平台，中子星（NS）与随后快速旋转的超大质量磁星合并是至少一些短伽马射线暴（SGRB）的一个有吸引力的解释。在这种情况下，快速衰变阶段意味着恒星在旋转下降后坍缩成黑洞的时代，并可以有效地揭示致密物质的潜在不清楚状态方程（EoS）。在目前的工作中，我们面对的内部高原样品的代表性EoS模型的原磁星质量，与一个独立于观察到的银河系NS-NS二进制，旨在从SGRB观测贡献新的紧凑型恒星EoS。为此目的，我们采用各种EoS覆盖范围广泛的最大质量的NS和夸克星（QS），并在同一时间满足最近的观测约束的两个大质量的夸克星的质量被精确测量（周围$2 M_{\odot}$）。我们首先说明，如何以及基本的EoS将协调与当前的后验质量分布，在很大程度上是由静态最大质量的EoS。然后，我们构建了3个新的合并后QS EoS（PMQS 1，PMQS 2，PMQS 3），充分尊重观察到的分布。我们还提供了易于使用的参数化的EOS和相应的最大引力质量的旋转恒星。此外，我们计算的分数合并后的产品为每个EOS，并讨论潜在的后果，为磁星供电的kilonova模型。
2017-06-15 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Nuclei in Core-Collapse Supernovae Engine
本文综述了用于核塌缩超新星模拟的核状态方程和核塌缩超新星的组成核及其在核塌缩超新星模拟中的作用。各种核，如氘，铁和极富中子的核组成了CCSNe的中央引擎。坍缩核的中心在发生核反弹之前是由富中子重核控制的。它们之间的弱相互作用显著影响中微子的发射和产生的原中子星的大小。在核心反弹之后，在膨胀的冲击波和新形成的中子星（NS）之间，重核溶解成质子、中子和轻核。在确定冲击波动力学和超新星爆炸的外层信封的一些关键组成部分是中微子相互作用的核子和轻核，如氘。状态方程提供了材料性质和核组成之间的关系，并且需要模拟这种爆炸。对均匀和非均匀核物质的进一步研究有助于加深对CCSNe机制和超新星核性质的理解。均匀核物质物态方程的知识正通过微观计算、地面实验和NS观测的结合而不断得到改进。结合各种核实验和现有理论，认为在非均匀核物质状态方程模型中，重核的有限温度效应、稀核物质中轻核的形成以及向均匀核物质的转变等问题还有待改进。
2022-12-19 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Effects of Nuclear Equation of State on Type-I X-ray Bursts: Interpretation of the X-ray Bursts from GS 1826-24
I型X射线爆发是中子星（NS）表面的热核爆炸，由伴星的质量吸积引起。对X射线爆发的观测提供了有关X射线双星系统的有价值的信息，例如，二元参数、吸积物质的化学组成和核态的核物质状态方程。已经有几个理论研究来限制X射线爆发器的物理特性。然而，他们主要集中在NS固体地壳上方的燃烧层，这带来了NS引力和内能的处理问题。在本研究中，我们使用一个广义相对论恒星演化程序计算了一系列的X射线爆发，并着重于NS内部的微观物理。我们比较了X射线爆发模型与GS 1826-24相关的时钟爆发器的爆发参数。我们发现NS半径和光变曲线轮廓之间的单调相关性。半径越大，重现时间越长，峰值亮度越大。相反，光变曲线对NS质量的依赖性变得更加复杂，其中中微子冷却抑制了核点火的效率。我们还限制了GS 1826-24的EOS和质量，即，由于太高的峰值亮度，对应于较大NS半径的较硬EOS不是优选的。物态方程和中子源的冷却和加热对讨论X射线暴的理论和观测性质具有重要意义。
2022-01-05 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Impact of the equation-of-state -- gravity degeneracy on constraining the nuclear symmetry energy from astrophysical observables
在理解中子星的性质时，超致密丰中子核物质的物态方程与强场引力之间存在着简并关系。虽然人们对物态方程知之甚少，但在强场领域，选择广义相对论或替代引力理论也存在长期的模糊性。除了超子和新相的可能出现外，核子状态方程目前最不确定的部分是核对称能的密度依赖性。为了提供可能有助于打破EOS-gravity简并的信息，我们研究了由地球核实验室实验确定的不确定范围内的对称能对GR和标量张量（ST）引力理论中中子星的引力结合能和时空曲率的影响。特别地，我们着重讨论了下列参数对丰中子核子物质物态方程的影响：（1）对称核物质的不可压缩性$K_0$，（2）饱和密度下对称能的斜率$L$，（3）对称能的高密度行为。我们发现，密度斜率$L$或对称能的高密度行为的变化导致中子星的结合能和曲率的大的变化，而改变更多的约束$K_0$的影响可以忽略不计的小。使用GR和ST理论预测的差异只出现在大质量中子星上，并且明显小于由对称能量变化引起的差异。我们的结论是，在ST引力理论中，最近的相对论脉冲星测量已经打破了EOS引力简并性，而对致密性敏感的中子星性质的测量主要限制了对称能的密度依赖性.
2014-12-16 astro-ph.SR gr-qc nucl-ex
Nuclear Physics of Neutron Stars
了解冷核物质的状态方程，即压力与能量密度之间的关系，是核物理学的一个中心目标，它跨越了许多学科。事实上，核存在的极限、重离子的碰撞、中子星的结构以及核心坍缩超新星的动力学，都与强子物质的状态方程密切相关。在这篇文章中，我将集中讨论核物理在限制冷重子物质状态方程中所起的特殊作用及其对中子星性质的影响。
2009-01-28 astro-ph.SR gr-qc nucl-ex
Calibrating global behaviour of equation of state by combining nuclear and astrophysics inputs in a machine learning approach
本研究提出基于符号回归模型的物态方程校准方法，结合核物理与天体物理数据开展贝叶斯推断，精度与直接求解TOV方程相当，速度快约100倍，可高效分析不同数据对物态方程参数的敏感性。
2024-07-11 astro-ph.GA astro-ph.SR gr-qc
On the last stable orbit around rapidly rotating neutron stars
本文计算了在赤道平面上最后一个稳定圆轨道（LSO）上的试验粒子围绕广义相对论旋转中子星（NS）的结合能和角动量。我们提出了简单的，解析的，但准确的公式，这些量适合的数值结果，并可用于几个天体物理学的应用。我们证明了这些公式的三个不同的状态方程（EOS）的核相对论平均场论模型的基础上的准确性，并认为他们应该仍然有效的任何NS状态方程，满足当前的天体物理约束。我们比较和对比我们的数值结果与相应的克尔度规的特点是相同的质量和角动量。
2017-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational wave asteroseismology of fast rotating neutron stars with realistic equations of state
本文在Cowling近似下，用真实状态方程研究了快转中子星的振荡。我们得到了改进的经验关系的引力波星震学与f-模式，第一次，我们认为不仅四极振荡，而且模式与更高的球阶（l= |m| = 3，4）。在与多方EoS进行了系统的比较后，结果表明，在这种情况下发现的经验关系近似也适用于现实的EoS。更重要的是，我们表明，这些关系不会发生显着变化，即使考林近似下降，并考虑完整的广义相对论的情况下，虽然这里使用的归一化（频率和阻尼时间在非旋转限制）可能会有很大的不同。我们还解决了逆问题，即我们详细调查什么样的观测数据是必需的，以确定特征中子星参数。结果表明，质量，半径和旋转速率可以相当准确地估计使用派生的asteroseismology关系。我们还计算了某些模型的不稳定窗口，即在T-Ω-平面中的极限曲线，其中长期的Eosekhar-Friedman-Schutz（CFS）不稳定性克服耗散效应，并表明，一些现代现实的EoS将导致一个更大的不稳定窗口相比，所有的多方文献中提出的。此外，我们还计算了r模的不稳定窗口，并与f模的情况进行了比较。不稳定窗口的总体结果表明，当考虑在快速旋转的中子星中使用f模式的引力波星震学时，考虑l= 3，4的振荡是至关重要的，因为这些模式可以在比纯四极振荡大得多的参数范围内变得CFS不稳定。
2013-05-30 astro-ph.SR gr-qc
Structural quasi-universality in highly magnetized differentially rotating neutron stars
University of Warsaw（华沙大学）
该研究建立了适用于均匀旋转、差速旋转及强磁化中子星的转动惯量与致密性广义准普适关系，推导了依赖关系的解析表达式，可用于磁星光度及GW170817遗迹转动动能的相关估计。
2026-11-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
