Pions in hot dense matter and their astrophysical implications
我们研究π介子在天体物理学中遇到的热致密物质中的作用。我们发现，强相互作用增强带负电荷的π介子的数量密度，这种增强可以可靠地计算为一个相关的密度和温度范围内使用维里膨胀。我们评估了介子和μ介子对热密物质状态方程和弱相互作用速率的影响。我们发现，热π介子增加质子分数和软化状态方程。我们还发现，涉及π介子和μ介子的带电电流弱反应$\barν_μ+μ^- \rightarrow π$和$ν_μ+π^- \rightarrow μ^-$对μ介子中微子的不透明度有重要贡献。这可能会影响核心坍缩超新星和中子星合并的动力学。最后，我们注意到，当弱相互作用不处于平衡状态时，π-核子反应可以改变质子分数的演化。
2020-04-02 astro-ph.HE nucl-th
PUSHing core-collapse supernovae to explosions in spherical symmetry V: Equation of state dependency of explosion properties, nucleosynthesis yields, and compact remnants
在本系列的第五篇论文中，我们使用参数化的球对称爆炸方法PUSH来研究八种不同的核状态方程（EOS）的影响。我们提出并讨论了爆炸性质和详细的核合成产额，并预测了所有模拟的残余物（中子星或黑洞）。为此，我们进行了两组模拟。第一，使用SFHo状态方程对11至40 M $_{\odot}$的非旋转恒星在三种不同金属丰度下进行了完整的研究。第二，一套模拟的四个祖先（16 M $_{\odot}$在三个金属丰度和25 M $_{\odot}$在太阳金属丰度）为八个不同的核EOS。我们比较我们预测的爆炸能量和产量观察到的超新星和贫金属恒星HD~84937。我们发现爆炸性质和核合成产率的EOS依赖的差异。然而，与观察结果相比，这些差异还不足以排除本工作中考虑的任何EOS。
2022-01-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing crustal structures from neutron star compactness
利用表征核物质状态方程的各种参数，我们系统地研究了中子星壳的厚度和其中所含的pasta相。然后，相对于球形核的相位的厚度，圆柱形的相位的厚度，和地壳厚度，我们成功地推导出拟合公式，表示每个厚度与恒星的半径作为一个函数的恒星的紧凑性，对称核物质的不可压缩性，和密度依赖的对称能量。特别地，我们发现球核的相厚度与地壳厚度一样，对恒星的致密性有很强的依赖性，但两者对状态方程参数的依赖性都要弱得多。因此，通过确定致密性，可以合理地限制球核相的厚度以及地壳厚度，即使EOS参数仍然是确定的。
2017-06-15 astro-ph.HE nucl-th
Probing spherical outbursts of neutron star mergers from an equation of state with composite nucleons
本研究基于含深相对论夸克束缚态的复合核子构建“结晶”EOS，指出高密度下核物质突变为夸克物质可引发坍缩并释放能量，解释中子星并合的球形千新星爆发。
2024-02-28 astro-ph.HE nucl-th
Hadron-Quark Crossover and Hot Neutron Stars at Birth
基于高密度强子-夸克交叉，我们构造了一个新的有限温度等熵状态方程。利用新的物态方程，我们研究了具有典型轻子分数（$Y_l=0.3-0.4$）和典型重子熵（$S=1-2$）的热中子星的诞生结构。由于在高密度下夸克自由度的逐渐出现，有强子-夸克交叉的热中子星中心的温度T和重子密度比没有交叉的热中子星中心的温度T和重子密度小2倍或更多.热中子星收缩为1.4太阳质量的冷中子星所释放的典型能量约为0.04太阳质量，自旋上升率约为14%。
2015-06-17 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
The equation of state and composition of hot, dense matter in core-collapse supernovae
状态方程和物质的组成计算典型的条件下，在核心坍缩超新星的预塌缩和早期坍缩阶段。的组合物的核统计平衡的假设下进行评估，当该物质被认为是一个“几乎”的理想气体，由于核的热激发的修正，自由核子简并，库仑和表面能修正。对这些修正的说明使我们能够得到密度略低于核物质密度的成分。通过与Shen等人发展的状态方程的比较，我们考察了最近大多数超新星状态方程所用的一个代表核的近似。我们发现，广泛分布在核图表的组成是不同的，取决于质量公式，而消耗量是相当接近的沈的状态方程。
2009-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Hyperon Puzzle, Hadron-Quark Crossover and Massive Neutron Stars
基于强子-夸克交叉图研究了冷、热中子星的体性质.通过使用一个唯象状态方程（EOS）“CRover”，在约3倍核物质密度处对两相进行插值，发现引力质量大于2太阳质量的冷NS是可以维持的。这与一阶强子-夸克跃迁的情况形成鲜明对比。冷NS的半径与CR在EOS是在一个狭窄的范围内，这是不敏感的NS质量。由于强子-夸克交换导致物态方程硬化，NS核的中心密度最多为核物质密度的4倍，在NS核内部几乎不发生超子混合。这构成了长期存在的超子之谜的解决方案。还用强子-夸克交叉考察了色超导性（CSC）对NS结构的影响。对于双夸克吸引力的典型强度，由于双味CSC（2SC），EOS发生轻微软化，最大质量减少约0.2太阳质量。将CRover物态方程推广到有限温度的超新星物质，描述了诞生时的热超新星。在等熵条件下，强子-夸克交换降低了热NS的中心温度。本文还估算了从热NS到冷NS收缩过程中的引力能释放和自旋加速率。
2015-08-20 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
A new temperature dependent hyperonic equation of state: application to rotating neutron star models and I-Q-relations
在这项工作中，我们提出了一个新构建的状态方程（EoS）-适用于恒星核心坍缩和中子星合并-，包括整个重子八隅体。我们的EoS与核物理学的主要约束是兼容的，特别是，与最近的观测结果一致的2个太阳质量的冷β平衡中子星的最大质量。作为我们的新EoS的应用，我们计算快速（刚性）旋转热中子星的数值稳态模型。我们考虑了热星的最大质量，例如在双中子星合并的后合并阶段的原中子星或超大质量中子星。本文还讨论了非零温度下快速转动模型的I-Q关系的普适性，并将纯核EoS与包含λ超子或整个重子八重态的EoS进行了比较。我们发现，当热效应变得重要时，无论我们模型中的熵梯度值如何，I-Q普适性都会被打破。因此，使用I-Q关系分析原中子星或合并残余数据，包括来自双星中子星合并最后阶段的引力波信号，应谨慎对待。
2017-10-04 astro-ph.HE nucl-th
Influence of density dependence of symmetry energy in hot and dense matter for supernova simulations
通过扩展用于Shen状态方程表的相对论平均场（RMF）理论，研究了高密度下密度依赖的对称能在模拟核心坍缩超新星、黑洞形成和原中子星冷却中的影响.我们采用扩展的RMF理论，在保持对称核物质原有性质不变的情况下，研究了斜率参数$L$较小时对称能的密度依赖性.为了评估高密度下的物质效应，我们采用符合实验和观测约束的小$L$值的状态方程表，在大于$10^{14}$ g/cm $^3$的高密度下对大质量恒星的引力坍缩进行了数值模拟，并与Shen状态方程的结果进行了比较. 11.2 M $_{\odot}$和15 M $_{\odot}$星的数值结果显示，在核心反弹周围的影响较小，并在以下的演变为200毫秒。40 M $_{\odot}$和50 M $_{\odot}$星的数值结果显示，一个较小的最大质量的小$L$的情况下，朝向黑洞形成的持续时间较短。通过中微子发射对原中子星冷却超过10 s的数值模拟表明，在高密度下，对称能的影响越来越大。中微子冷却在一个相对较长的时间尺度内进行，具有高的亮度和平均能量，具有小的对称性能量。向冷中子星的演化受到影响，因为富中子物质的不同行为，而围绕核心反弹的超新星动力学在少中子环境中保持相似。
2019-12-31 astro-ph.HE nucl-th
Equation of State of Hot Dense Hyperonic Matter in the Quark-Meson-Coupling (QMC-A) model
在夸克-介子耦合（QMC-A）模型的框架下，构造了一个新的冷、热超子物质的状态方程。QMC-A EoS产生的结果与现有的核物理约束和天体物理观测相兼容。它涵盖的温度范围从T=0到100 MeV，每个粒子的熵S/A在0到6之间，轻子分数从Y $_L$ =0.0到0.6，重子数密度n $_B$ =0.05-1.2 fm $^{-3}$。QMC-A EoS在两种情况下分别应用于冷中子星和热原中子星：（i）富轻子物质和俘获中微子;（ii）去轻子化化学平衡物质。我们发现，QMC-A模型预测超子的数量随着温度和密度的增加而增加，从而表明它们不仅存在于PNS中，而且很可能存在于NS合并残留物中。利用绝热指数和声速c $_s$研究了核子-超子相变。结果表明，（c $_s$ /c）$^2$降低到1/3的共形极限以下是由于任何相变引起的不稳定性的一般结果，而不是强子-夸克物质跃迁的唯一指纹.刚性旋转的冷和热的恒星，他们的惯性矩和开普勒频率也进行了探讨。QMC-A模型的结果进行了比较两个相对论模型，手征平均场模型（CMF），广义相对论密度泛函与超子（GRDF-Y）。相似性和差异进行了讨论。
2021-04-29 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Finite-temperature extension for cold neutron star equations of state
对孤立中子星的观测限制了冷的、富含中子的物质的状态方程，而核物理实验探测了热的、对称的物质的状态方程。许多动力学现象，如核心坍缩超新星，原中子星的形成和冷却，以及中子星合并，位于这两个制度之间，并取决于在有限温度下的状态方程的物质与不同的质子分数。在本文中，我们介绍了一个新的框架，以准确地计算在任意密度，温度和质子分数的中子-质子-电子物质的热压力。这个框架可以表示使用一组五个物理动机的参数，跨越一个狭窄的范围内的值为现实的EOS，并能够捕捉到的领先的顺序退化物质的热压力的影响。我们基于狄拉克有效质量的一个新的近似的这些参数中的两个，与我们再现的热压力在<~30%的各种现实的状态方程在感兴趣的密度。三个额外的参数，基于核饱和密度附近的对称能的行为，允许外推的任何冷状态方程在β平衡到任意的质子分数。因此，我们的模型允许用户扩展任何冷核子状态方程，包括分段多边形，任意温度和质子分数，用于计算和数值模拟的天体物理现象。我们发现，我们的形式主义是能够重现现实的有限温度状态方程的误差<~20%，并提供了1-3个数量级的改进，比现有的理想流体模型。
2019-02-27 astro-ph.HE nucl-th
Equation of State and Progenitor Dependence of Stellar-Mass Black-Hole Formation
大质量恒星的核心坍缩导致原中子星（PNS）的形成。如果有足够的物质被吸积到PNS上，它将变得引力不稳定，并进一步坍缩成黑洞（BH）。我们进行了一个系统的研究失败的核心坍缩超新星在球对称的广泛的前超新星祖星和状态方程（EOSs）的核物质。我们分析了如何在祖结构和核饱和密度以上的致密物质的状态方程的变化影响PNS的演变和随后的BH的形成。对一个给定的祖星和不同的EOS的核心坍缩的比较表明，PNS在质量熵相空间$M_{\mathrm{grav}}^{\mathrm{PNS}}-\tilde{s}$中的路径与祖星的致密性有很好的相关性，除了最终的终点外，几乎与EOS无关。此外，BH的形成，以一个非常好的近似，发生后不久，PNS克服最大\textit{gravitational}质量支持的热NS与恒定熵等于$\tilde{s}$。这些结果显示了一条路径，以限制温度依赖性的状态方程通过检测中微子从一个失败的银河系超新星。
2020-01-28 astro-ph.HE nucl-th
Equation of State Extrapolation Systematics: Parametric vs. Nonparametric Inference of Neutron Star Structure
Hamburger Sternwarte（汉堡天文台）
本文比较了参数法与非参数法在推断中子星结构中的应用，通过多信使观测数据联合约束物态方程和中子星质量分布，发现非参数方法在高密度外推中能提供更稳健的不确定性量化。
2026-05-15 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Equation of State for Proto-Neutron Star
原中子星（PNS）物态方程（EoS）物理学研究的是有限温度下宽密度范围内富中子物质的性质。本文在球Wigner-Setiz近似的相对论平均场模型中讨论了PNS内壳的结构，以及在由核子和原子核组成的非理想气体维里膨胀中PNS中中微子球周围物质的组成。我们接着讨论了几个新的完整的PNS和超新星的EoS，其详细的组成是重要的中微子动力学。我们着重讨论了不同EoS的一个重要区别--对称能E 'sym的密度依赖性，它与中子星半径的有趣关系，以及丰中子核中中子分布的性质。通过对富中子核中子分布的地面实验、从头算方法的基准计算以及对高质量观测数据的统计分析，加深对E'sym的理解，将促进我们对EoS的认识。
2012-02-26 astro-ph.HE nucl-th
Neural network reconstruction of the dense matter equation of state from neutron star observables
强相互作用冷、热超密QCD物质的物态方程仍然是核天体物理领域的一个重大挑战。随着对中子星质量、半径和潮汐形变率测量的进展，电磁波和引力波观测表明，中子星在制约超致密QCD物质的起源中起着重要作用。在这项工作中，我们提出了一种新的方法，利用深度学习技术从质量半径（M-R）观测中重建中子星EoS。我们采用神经网络（NN）代表EoS在一个独立的模型的方式，在$\sim$ 1-7倍的核饱和密度的范围内。实施无监督自动微分（AD）框架以优化EoS，从而通过TOV方程产生最适合观测的M-R曲线。我们证明了这种方法的工作原理是在模拟数据上重建EoS，即，质量-半径对源自随机生成的多方EoS。重建的EoS以合理的精度拟合模拟数据，仅使用11个模拟M-R对观测值，接近当前实际观测值的数量。
2022-09-02 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Probe and Prejudice: Classification of compact objects and model comparison using EOS knowledge
本文利用EOS约束及新NICER测量分析了两个致密天体的性质，确定其大概率为黑洞，并指出PSR J0030+0451的质量半径推断与EOS知识矛盾，同时发现PREX-II的核对称能结果与其他EOS约束存在张力。
2024-11-26 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
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
An Overview of the MUSES Calculation Engine and How It Can Be Used to Describe Neutron Stars
针对核饱和密度以上致密物质状态方程的不确定性问题，介绍开源MUSES计算引擎，结合其多模块用四种插值函数计算中子星结构并分析插值函数的影响。
2025-05-20 astro-ph.HE nucl-th
Frequencies of $f$- and $p$-oscillation modes in cold and hot compact stars
本研究利用协变密度泛函理论的多组物态方程，结合Cowling近似，探究冷、热致密星的f和p振荡模频率，分析了核物质性质、有限温度及奇异粒子自由度的影响，并量化了Γ定律构建有限温物态方程的频率估计误差。
2023-05-26 astro-ph.HE nucl-th
On the Importance of the Equation of State for the Neutrino-Driven Supernova Explosion Mechanism
本文通过实现Lattimer & Swesty（LS）和H.沈等人（沈）在核心坍缩超新星模拟，我们探讨了这些EOS的反弹后的动力学中微子驱动的爆炸开始之前的可能影响。我们的球对称（1D）和轴对称（2D）模型是基于中微子辐射流体力学，包括光谱传输，这是解决各向同性扩散源近似。我们确认，在一维模拟中微子驱动的爆炸不能得到任何就业EOS。EOS对反弹后流体动力学的影响在2D模拟中更清晰可见。在使用LS EOS的15 M_sun祖源的2D模型中，失速反弹激波扩展到越来越大的半径，这不是使用SHEN EOS的情况。考虑到在本方案中忽略重轻子中微子的能量消耗可能会促进爆炸，我们发现，11.2 M_sun祖的2D模型产生中微子驱动的爆炸的所有EOS正在调查。使用LS EOS的模型比使用SHEN EOS的模型稍微更有活力。在LS模型中，更有效的中微子加热与更高的电子反中微子光度和更大的质量相一致，这是封闭在增益区。基于LS状态方程的模型还显示了一个更有力的和非球面的吸积物质的质子中子星（PNS）的表面的下降流。吸积模式对于输出压力波的产生和强度是必不可少的，这可以反过来将激波推到更大的半径，并为爆炸提供更有利的条件。[略]
2012-12-12 astro-ph.HE 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
Relativistic Bondi accretion for stiff equations of state
我们重温邦迪吸积-稳态，绝热，球形气体流到一个史瓦西黑洞在一个渐进均匀的介质中休息-刚性多方状态方程（EOSs）与绝热指数$Γ> 5/3$。一个广义相对论的处理，需要确定其吸积率，我们提供精确的表达式。我们讨论了软和硬的EOS的结果之间的几个定性差异-包括外观的最小稳态吸积率的EOS与$Γ\geq 5/3$ -并探讨限制的情况下，以检查这些差异。作为一个例子，我们突出的结果$Γ= 2$，这是经常使用的数值模拟模型的状态方程的中子星。我们还讨论了一个特殊的情况下，这个指数，超相对论的“因果”状态方程，$P = ρ$。后者作为一个有用的限制仍然未定的中子星EOS以上的核密度。这些结果对于估算位于中子星中心的微型黑洞的吸积率是有用的。
2021-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Equation of state effects in the core collapse of a $20$-$M_\odot$ star
在我们对接近和高于核饱和密度的致密物质的性质的了解中，我们所知道的是核心坍缩超新星（CCSNe）和中子星（NS）的性质预测的多信使签名变化的主要来源之一。我们构建了97个新的有限温度状态方程（EOSs）的致密物质，遵守目前的实验，观测和理论约束，并讨论如何在EOS参数的系统变化影响冷非旋转NS的属性和核心崩溃的$20\,M_\odot$祖星。$20\,M_\odot$祖星的核心坍缩是在球对称使用广义相对论辐射流体动力学代码GR 1D，其中中微子相互作用计算每个EOS使用NuLib库。我们的结论是，在核饱和密度以上的密度的核子的有效质量是最大的来源的不确定性在CCSN中微子信号和动力学，即使它起着次要的作用，在大多数性质的冷NS物质。同时，其他观测量的变化会影响冷NS的性质，而对CCSNe影响不大。为了加强我们的结论，我们进行了六个八分圆的三维CCSN模拟不同的核饱和密度的核子的有效质量。我们的结论是中微子加热，因此，爆炸的可能性显着增加的EOSs在核饱和密度的核子的有效质量是大的。
2019-06-05 astro-ph.HE nucl-th
Impact of the Nuclear Equation of State on the Stability of Hybrid Neutron Stars
我们构造了一组稠密热物质的状态方程，它们具有从强子系统到退禁闭夸克物质态的一级相变。在这两个阶段的方法中，强子描述使用相对论平均场论与不同的parametrisations和deconfined夸克相位建模使用vBag，袋型模型扩展到包括矢量相互作用，以及同时发病的手征对称性恢复和deconfinement。这一特征导致强子和夸克EoS之间的非平凡联系，修改夸克相位超过其起始密度。我们发现，这种独特的属性有一个预测的混合（夸克核心）中子星质量-半径关系的影响。
2019-08-26 astro-ph.HE nucl-th
Combining the Mass--Radius Posteriors of J0030+0451 Allowing for Unknown Model Systematics
Washington University in St. Louis（圣路易斯华盛顿大学）
本文通过稳健的贝叶斯框架结合J0030+0451的多个质量-半径后验分布，考虑未知系统误差，得到保守且可重复的后验分布，用于中子星物态方程研究。
2026-04-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Generalized Rastall's gravity and its effects on compact objects
本文给出了Rastall引力的一个推广，它改变了能量动量张量的守恒定律，从而使能量动量张量的迹与Ricci标量一起被考虑在协变导数的表达式中.然后，我们得到了该理论中的场方程，并在球对称时空中求解了它们。我们证明了在广义Rastall引力的真空中，外解有两类可能的球对称解，并对其中一类进行了详细的分析。与广义相对论中的常数值$k=8πG$不同，广义相对论中的引力参数$k$取决于拉斯特尔常数$α$。作为一个应用，我们使用现实状态方程（EoS）作为输入，仔细分析了理论对中子星的影响。结果表明，在两个代表性的EoS内，中子星的轮廓存在重要差异。
2022-02-23 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Do triaxial supramassive compact stars exist?
研究了三轴变形旋转致密星的准平衡解--相对论引力和可压缩状态方程下Jacobi椭球的推广。对于相对刚性（分段）多变的EOS，我们发现超大质量的三轴解决方案，其质量超过最大质量的球形解决方案，但总是低于那些轴对称平衡。三轴和轴对称解的最大质量的差异敏感地依赖于状态方程。如果两者的差别只有10%左右，这将是中子星核心中高密度物质的物态方程明显变软的有力证据。这一发现开辟了一种新的方法来探测高密度核物质的相变，利用探测新诞生的中子星或磁星在回落吸积下的引力波。
2016-10-27 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamical description of hadron-quark phase transition and its implications on compact-star phenomena
最有希望的可能性之一可能是，根据最近的观测进展，夸克物质在天体物理现象中的出现。解除禁闭的机制还不十分清楚，但强子-夸克（HQ）相变的物理方面近年来得到了广泛的研究。然后强子和夸克物质的混合相变得重要，需要适当的处理来描述HQ相变，并根据相平衡的吉布斯条件推导出HQ物质的状态方程。在强子相，我们采用基于重子-重子相互作用（包括超子）的物态方程，而在夸克相，我们采用相当简单的麻省理工学院袋模型中的物态方程。对于夸克物质，我们进一步尝试通过考虑其他有效的QCD模型来改进以前的状态方程。其中一个有趣的后果可能是外观的不均匀的结构称为“面食”，这是由表面和库仑相互作用的影响。本文综述了近年来我们在冷催化物质、热物质和中微子捕获物质等不同天体物理条件下HQ相变的研究工作。我们展示了如何通过库仑相互作用，热效应或中微子捕获效应的电荷屏蔽的面食结构变得不稳定。这种不均匀结构可能通过其弹性或热性质影响天体物理现象。本文还讨论了超新星爆炸、引力波和致密星冷却等方面的一些启示。
2012-08-20 astro-ph.HE nucl-th
Systematics from NICER Pulse Profiles Drive Uncertainty in Multi-Messenger Inference of the Neutron Star Equation of State
本研究利用统一贝叶斯框架结合多信使数据量化了NICER脉冲轮廓系统误差对中子星状态方程推断的显著影响，证明其主导了EOS不确定性，并表明联合分析能有效打破模型简并性。
2025-07-16 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Thermonuclear burst oscillations and the dense matter equation of state
中子星核心的物质达到极高的密度，形成实验室无法产生的物质状态。物质的状态方程（EOS）通过恒星结构方程与宏观观测量（如质量M和半径R）联系起来。测量M和R的一种很有前途的技术是利用从伴星吸积的物质发生热核爆炸时在恒星表面形成的热点（爆发振荡）。当恒星旋转时，热点会产生脉动，相对论效应将M和R的信息编码到脉冲轮廓中。然而，爆发振荡机制仍然未知，在推断EOS时引入了不确定性。我回顾了我们在解决这个长期存在的问题方面取得的进展，并将爆发振荡作为测量M和R的强大工具。这是未来大面积X射线望远镜的主要目标。
2017-11-07 astro-ph.HE
Influence of the stiffness of the equation of state and in-medium effects on the cooling of compact stars
测量结果表明存在质量在1.2到2 $M_\odot$之间的致密恒星。这些天体中质量最大的可能是混合恒星。为了满足约束$M_{\rm max}>2~M_{\odot}$与储备，我们利用刚性DD 2强子状态方程（EoS）与排除体积（DD 2 vex）的校正，产生最大中子星质量的$M_{\rm max} = 2.43~M_{\odot}$和$2.70~M_{\odot}$，分别。我们表明，EoS的刚度并不排除解释的“核介质冷却”的情况下，紧凑型恒星的恒星质量的变化的冷却数据的整个集合。我们选择适当的质子间隙配置文件中利用的文献，并允许有效的π介子间隙的变化控制介质修改的Urca过程的效率。然而，我们抑制了π介子凝聚的可能性。一般来说，EoS越硬，需要的有效π介子能隙密度的下降就越陡峭。将结果与之前获得的针对$M_{\rm max} =2.06~M_{\odot}$的HDD EoS的结果进行比较。超新星遗迹仙后座A（Cas A）中致密星的冷却主要由有效的介质修正Urca过程解释。使用DD 2 vex EoS和使用随着密度和/或质子间隙向更小密度移动而减小的有效π介子间隙，我们也能够再现与ACIS-S数据和HRC-S仪器数据兼容的强烈下降。Cas A的质量估计为$1.6 - 1.9~M_{\odot}$，高于我们用较软的HDD状态方程估算的值$1.5~M_{\odot}$。讨论了最热天体XM…
2016-03-08 astro-ph.HE nucl-th
Hot and Dense Homogeneous Nucleonic Matter Constrained by Observations, Experiment, and Theory
我们构造了一类新的现象学状态方程用于模拟热的和稠密的物质在局部热力学平衡的均匀物质。我们构建了一个功能的形式，尊重在各种密度和温度制度的物质的性质的实验，观测和理论约束。我们的状态方程匹配（i）从核子-核子散射相移预期的维里系数，（ii）核质量和电荷半径的实验测量，（iii）中子星半径的观测，（iv）饱和密度附近中子物质状态方程的理论结果，和（v）饱和密度附近有限温度下状态方程演化的理论结果。我们的分析模型允许一个计算的基础上的核子核子相互作用的性质的不确定性的热力学量的变化。最后，我们进行了修正，以确保状态方程在所有密度，温度和电子分数下都是因果关系。
2018-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Hydrodynamical Evolution of Black-Hole Binaries Embedded in AGN Discs: II. Dependence on Equation of State, Binary Mass, and Separation Scales
本文通过二维高分辨率流体模拟，系统考察AGN盘中恒星级双黑洞的轨道演化对EOS、质量和间距的依赖，发现非等温盘中较小质量、较宽双星可被高效硬化。
2022-07-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Spherical accretion in giant elliptical galaxies: multi-transonicity, shocks, and implications on AGN feedback
孤立的大质量椭圆星系，或者存在于冷核星系团中心的星系，被认为是由周围热X射线发射气体介质直接产生的热气吸积提供动力的。这导致了一个巨大的邦迪型球形/准球形吸积流到他们的主机SMBH，吸积流区域远远超出邦迪半径。在这项工作中，我们提出了一个详细的研究的背景下，这些大规模的椭圆形的Bondi型球形流的宇宙学常数$Λ$的存在下，考虑到一个五分量星系系统（SMBH +恒星+暗物质+热气+ $Λ$），纳入整个引力作用的影响。目前的工作是Ghosh \& Banik（2015）的扩展，他们只研究了这个问题的宇宙学方面。银河系对势的贡献使得绝热球形流在本质上变成了{ \it multi-transonic}，流的拓扑结构和流的结构明显偏离经典Bondi解.更值得注意的是，对应于中等到更高的银河质光比的值，我们得到兰金-Hugoniot冲击球风流。银河系势增强了Bondi吸积速率。我们的研究揭示了存在一个严格的环境温度下限，在此温度之下不能触发Bondi吸积，对于来自热ISM相的流动，该温度与$\sim 9 \times 10^6 \, K$一样高，表明热相严格地控制着宿主核的燃料供给.我们的发现可能有更广泛的影响，特别是在外流/喷流动力学和无线电活动星系核反馈的背景下，与当代宇宙中的这些大质量星系有关。
2021-03-29 astro-ph.GA astro-ph.HE
Neutron star collapse and gravitational waves with a non-convex equation of state
高密度物质（核饱和密度以上）的物态方程（EoS）的物理性质和奇异态的可能存在，如从核/强子物质到夸克-胶子等离子体的相变，或超子的出现，都可能严重影响致密相对论性恒星的稳定性和动力学。从理论的角度来看，要确定这些国家的存在，就需要分析地球观测系统的“凸性”。我们表明存在的区域中的致密物质EoS的热力学可能是非凸的结果的一个非单调依赖的声速与静止质量密度的迹象。当这种情况发生时，可能会出现非传统的动态。在本文中，我们研究了一个现象学的，非凸EoS的稳定的紧凑型恒星的平衡结构和不稳定的中子星的动力学引力坍缩到黑洞，球对称和均匀旋转的配置的影响。我们展示了非凸EoS的坍缩动力学如何偏离凸的情况，在引力波形上留下独特的印记。这些结果的天体物理意义的微物理EOS进行了讨论。
2019-01-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Constraining the Nuclear Equation of State of neutron star via high-frequency quasi-periodic oscillation in short gamma-ray bursts
本研究提出短伽马射线暴中的高频准周期振荡可源于中子星扭转或径向振荡，分析发现扭转振荡无法约束核物态方程，径向振荡需测得遗迹红移与温度才可实现约束。
2025-02-24 astro-ph.HE
Delta-resonances and hyperons in proto-neutron stars and merger remnants
在中子星双星合并残留物和超新星特征条件下，研究了致密热$Δ$共振混合超核物质的状态方程和组成。冷，中微子自由制度也被认为是一个参考的天体物理约束的EoS的致密物质。我们的形式主义使用的协变密度泛函（CDF）理论成功地适应，包括完整的$J^P=1/2^+$重子八重态和非奇怪的成员$J^P=3/2^+$与密度相关的耦合，已适当调整到现有的实验室和天体物理数据。在有限温度下，$Δ$共振的作用是软化超核物质在中等密度下的EoS，并在高密度下软化EoS。在低温下，如果$Δ$ -介子耦合与核子-介子耦合接近，则重子$Λ$，$Δ^-$，$Ξ^-$，$Ξ^0$和$Δ^0$按给定的顺序出现.与超子的情况一样，$Δ$共振的阈值随着温度的升高而向较低密度移动，这表明在低密度亚核区域中有很大一部分$Δ$。我们发现，在中微子捕获区，$Δ$ -共振包含很大一部分重子物质，在数十MeV量级的温度下，数量级为$10\%$，因此，可能会影响超新星和双中子星动力学，例如，通过直接Urca过程提供新的中微子不透明度来源或体粘滞度通道。讨论了等熵静态球对称热致密星的质量-半径关系。
2022-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Exploring the Phase Diagram of V-QCD with Neutron Star Merger Simulations
确定中子星及其合并过程中量子色动力学（QCD）及其物态方程（EOS）在密度和温度下的相结构是一个长期悬而未决的问题。全息V-QCD框架提供了一个稠密热QCD的状态方程模型，描述了稠密重子相和夸克相之间的解除禁闭相变。我们使用这个模型在完全广义相对论流体动力学（GRHD）模拟研究夸克物质的形成和发射的引力波信号的二进制系统，类似于有史以来第一次观察到的中子星合并事件GW 170817。
2022-11-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Hot versus Cold: the Dichotomy in Spherical Accretion of Cooling Flows onto Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies, Galaxy Groups and Clusters
在椭圆星系、星系群和星系团中，来自活动星系核的反馈加热通常被用来抑制热气体中的冷却流。以前的研究主要集中在活动星系核反馈是否以及如何加热气体，但很少关注其触发机制。使用球对称模拟，我们研究如何大规模的冷却流吸积的中央超大质量黑洞（SMBHs）在8个观测良好的系统，并发现一个有趣的二分法。在大质量星系团中，气体在大约1亿-3亿年的冷却时间内发生中心冷却灾难，导致冷模吸积到SMBH上。然而，在我们的四个模拟系统的集团和星系尺度上在低金属丰度Z=0.3 Z_{sun}，气体迅速解决到一个长期的状态，具有一个尖形的中心温度分布延伸到几十到约100 pc。在更真实的太阳金属丰度下，两个集团（R_{e} ~ 4 kpc）仍然存在长期热模吸积。这两种吸积模式自然出现在我们的理想化计算中，其中只考虑冷却，气体流入和压缩加热。长期的热模吸积是由这些过程的时间尺度之间的快速建立的接近性维持的，最好是在低气体密度，低气体金属丰度的系统中，重要的是，紧凑的中心星系，这导致在中间半径处的强引力加速度和压缩加热。我们的计算预测，中央尖点温度分布更经常出现在较小的系统比星系团，而不是往往主机显着的冷气体和恒星的形成。
2013-11-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Mass ejection in failed supernovae: equation of state and neutrino loss dependence
一颗失败的核心坍缩超新星来自非旋转的祖先，由于质子中子星的中微子发射导致引力减弱，它可以喷射出质量。这种机制产生了可观察到的瞬变，并为黑洞（BH）残余物的质量设定了上限。然而，先前对这一机制的全球模拟包括了中微子损失的参数化，直接影响了喷出物的质量和能量。在这里，我们发展的内部超新星核心的球对称，广义相对论中微子辐射流体动力学代码，直到BH形成。然后，我们将结果用于牛顿代码中，该代码遵循恒星外层对重力变化的响应，并解析表面压力刻度高度。我们发现，稠密物质状态方程（EOS）可以引入一个因素$\sim 2$变化的引力质量损失中微子，与刚性EOS匹配以前的参数结果，和软EOS产生较低的喷出物的质量和能量的几个因素。这种差异主要是由于在较硬的EOS中形成BH的时间较长。在软状态方程下，如果不包括氢复合能，我们的红、黄超巨星祖先就不能解除质量束缚。使用中微子的质能损失时间的线性斜坡（具有适当的参数）产生的恒星响应与使用中微子损失的详细历史所获得的响应在$\sim 10\%$范围内。我们的研究结果意味着定量的，但不是定性的修改，以前的预测，冲击爆发，高原排放，并最终BH群众从这些事件。
2021-02-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Simultaneously Constraining the Neutron Star Equation of State and Mass Distribution through Multimessenger Observations and Nuclear Benchmarks
本研究利用混合状态方程公式和分层贝叶斯统计框架，结合多信使观测与核基准数据，同时推断中子星状态方程与质量分布，发现手征有效场理论数据显著收紧了低密度约束。
2025-07-17 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
General relativistic polytropes in anisotropic stars
在广义相对论框架下，研究了具有局域压力各向异性的多方状态方程的球对称相对论星。对于任意各向异性参数$Δ=p_t-p_r$（$p_t$和$p_r$分别为横向和径向压力），导出了广义Lane-Emden方程。然后将它们应用于各向异性参数的一些特殊的分析中，其形式为各向异性参数$Δ$与度量函数$ν$之间的微分关系。对于不可压缩流体星，求出了所得到方程的解析解，进而得到了它们的质量-半径关系、引力能和结合能。同时，利用变分方法，研究了不可压缩各向异性流体星的多变EoS对径向振荡的动力学稳定性。结果表明，局部压力各向异性与$p_t>p_r$可以使不可压缩流体星不稳定的径向振荡，与不可压缩各向同性流体星的多变EoS的动力学稳定。
2018-01-11 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Predictions on observing hot holographic quark star with gravitational waves
Shanghai University（上海大学）；University of Chinese Academy of Sciences (UCAS)（中国科学院大学）
通过引力波观测热胶子星，研究其状态方程及I-Love-Q-C关系，探索其作为黑洞模仿者的可能性。
2025-12-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Nonlinear oscillations of compact stars in the vicinity of the maximum mass configuration
我们解决了动态GR方程的球对称演化的紧凑型恒星的最大质量附近，不稳定套根据线性微扰理论。计算是用解析的Zeldovich型状态方程P=a（rho-rho_0）和RMF模型的TM 1参数化完成的。动力学计算的初始配置由具有平衡密度分布的球形恒星表示，其被（i）与径向坐标成比例的人工添加的向内速度场或（ii）对应于静态和膨胀恒星的稀疏扰动。这些配置是使用一维GR水力代码的理想和正压流体。根据不同的初始条件，我们得到稳定的振荡或坍缩成一个黑洞。最小振幅的扰动，需要触发引力坍缩的评估。这种能量的扰动的类型上的近似独立性指出。在阈值，我们发现I型临界行为的所有恒星模型考虑和讨论的时间标度指数的重子质量和EOS的依赖。
2015-07-17 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Compact stars in the braneworld: a new branch of stellar configurations with arbitrarily large mass
我们研究了Randall-Sundrum II型膜世界模型中致密星的性质。为此，我们解决了braneworld推广的恒星结构方程的静态流体分布与球对称考虑到恒星外的时空描述的史瓦西度规。首先，用因果极限状态方程（EOS）对恒星结构方程进行积分，该状态方程是在密度低于基准密度时用已建立的状态方程和密度高于基准密度时用因果极限状态方程$P= ρ$构造的，在广义相对论恒星结构计算中，用这种状态方程得到质量半径图中的极限，称为因果极限，如果状态方程满足声速小于光速，则在此之上不可能有恒星构型。我们发现膜世界模型中的平衡解可以违反广义相对论因果极限，并且对于足够大的质量，它们渐近地接近史瓦西极限$M = 2 R$。然后，我们利用两个典型的EOS研究了强子星和奇异夸克星的性质。对于低于$\sim 1.5 - 2 M_{\odot}$的质量，质量-半径曲线显示了在广义相对论框架内发现的典型行为。然而，我们也发现了一个新的恒星构型分支，它可以违反广义相对论的因果极限，并且原则上可能具有任意大的质量。属于这一新分支的恒星受到膜体的非定域效应的支持而不会坍缩。我们还表明，这些恒星总是稳定的小径向扰动下。这些结果支持了在天体物理学中可能发现额外维度的痕迹的想法，特别是通过分析致密物体的质量和半径。
2017-02-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Early evolution of newly born proto-neutron stars
原中子星（PNS）是中子星生命的第一阶段，很可能起源于核塌缩的超新星。在从核心坍缩大约200 ms之后，PNS演化可以被建模为准静止配置的序列。这些配置取决于PNS热力学配置文件，其演变在很大程度上取决于中微子扩散。我们开发了一个新的PNS演化代码，通过迭代求解中微子数和能量输运方程以及假设球对称的相对论恒星结构方程。中微子截面的确定与基本的状态方程（EoS）一致。为了将EoS纳入演化，我们设计并测试了一个新的重子自由能相互作用部分的拟合公式，该公式在有限温度和任意简并度下有效。使用我们的代码，我们提供的中微子信号的超级神冈III探测器和由于恒星振荡的引力波的频率估计，为三个恒星质量和三个核子EOS。第一次，我们发展一个PNS与核多体理论EoS一致的方式，也就是说，我们考虑到现实的核相互作用的中微子截面的计算。通过有效地考虑转动，我们还确定了由于PNS收缩和中微子角动量损失引起的转动频率随时间的变化，以及由于转动引起的引力波信号。我们发现，质量脱落限制限制的初始角动量。因此，最终的旋转频率必须小于约300赫兹的PNS约1.6太阳质量的EoS由GM 3平均场模型描述。
2018-01-04 astro-ph.HE gr-qc
Binary Neutron Star Mergers: Dependence on the Nuclear Equation of State
利用基于核理论的6个状态方程，对中子星并合过程进行了数值相对论模拟。我们的目的是探讨双中子星合并的动力学行为和由此产生的引力波形对超核密度物质物态方程的依赖性。数值计算结果表明，并合过程和第一种结果可分为三种类型：（i）迅速形成黑洞，（ii）形成短寿命的超大质量中子星（HMNS），（iii）形成长寿命的HMNS.合并的类型强烈地依赖于状态方程和双星的总质量。对于最大质量大于2Msun的物态方程，当总质量m_0=2.7Msun时，HMNS的寿命大于10ms。最近的射电观测表明，球形中子星的最大质量为M_max \geq 1.97 \pm 0.04 Msun。这一事实和我们的研究结果支持了一个典型的双中子星（m_0=2.7Msun）在合并开始后不久可能存在HMNS的可能性。我们还表明，围绕残余黑洞的环面质量与合并过程的类型相关，环面质量可能很大，\geq 0.1 Msun，在这种情况下，一个长寿的HMNS形成。我们还表明，引力波携带的合并过程中，残留物，和周围的黑洞环面质量的信息。
2011-05-22 astro-ph.HE gr-qc
