Radial and Non-Radial Oscillations of Protoneutron Stars with Hyperonic Composition
Yonsei University（延世大学）
本文研究了原中子星的径向和非径向振荡，探讨了超子成分对振荡频率和阻尼时间的影响，并提出了一种模型无关的通用关系用于恒星震颤学。
2025-11-24 astro-ph.HE nucl-th
Avoided crossing in gravitational wave spectra from protoneutron star
数值模拟中出现的引力波斜升信号可能是估算超新星爆发时质子中子星参数的重要信号。为了识别PNS振荡的信号，我们进行了线性扰动分析，并将所得的本征频率与通过二维数值模拟获得的斜坡上升信号进行比较。然后，我们发现斜坡上升信号很好地对应于早期相位中的$g_1$模式和$f$模式，其中$g_1$模式经由避免的交叉被交换到$f$模式。我们还证实，$f$ -和$g_1$ -模式几乎是独立的PNS表面密度的选择后，在后期阶段核心反弹。此外，我们成功地发现，拟合公式的$g_1$ -和$f$ -模式，对应于斜坡上升信号的数值模拟，作为一个函数的PNS平均密度。也就是说，通过直接观测超新星爆发后的引力波，可以利用我们的拟合公式得到PNS平均密度的时间演化。
2021-10-08 astro-ph.HE
Gravitational wave generation from dynamical shape transition of protoneutron stars
我们描述的动力学行为的新生儿historars建模为均匀旋转的球体。动力学演化是由被捕获的中微子逃逸触发的，提供了初始平衡位形。它示出，对于一组给定的初始角动量值的形状过渡到一个三轴椭球配置发生。引力波，然后产生的轴对称性破缺，并对其观察的一些方面进行了讨论。我们发现了一个狭窄的窗口的角频率和偏心率的初始值能够使动态形状的转变，与开普勒频率的旋转流体确定的初始角频率和偏心率的上限。由引力波带走的能量和角动量的损失与控制系统动力学演化的运动方程的解一致。在脉冲星的核心形状的过渡是弱依赖于中微子逃逸的时间尺度。
2014-07-15 astro-ph.HE
Determination of properties of protoneutron stars toward black hole formation via gravitational wave observations
我们研究了从吸积质子中子星（PNS）到黑洞形成的引力波中的基本（$f$ -）和引力（$g_i$ -）模式的频率。为此，我们用三个状态方程分析了两种不同母星的大质量恒星引力坍缩的数值结果。采用球对称下广义相对论中微子辐射流体力学数值模拟得到的中心天体轮廓。在相对论Cowling近似下，利用一系列快照作为每个时间步的静态位形，通过求解本征值问题，确定了从核反弹到黑洞形成过程中吸积作用下演化的PNS引力波的特定频率.我们发现$f$模引力波的频率可以表示为PNS在每个时间步的平均密度的函数，几乎与祖先模型无关，这与以前对普通PNS的研究一致。我们还发现，$g_1$模式的频率与$f$模式的频率的比例是不敏感的祖先，但强烈依赖于PNS的紧凑性。同时观测到$f$和$g_1$模引力波，可以提供PNS的平均密度和紧致度信息，从而重建高密度下PNS的质量和半径演化，作为状态方程的约束条件。此外，我们还指出，最大质量的PNS的最高平均密度可以通过探测$f$模引力波和中微子观测来估计。
2019-09-25 astro-ph.HE
Parameter estimation of protoneutron stars from gravitational wave signals using the Hilbert-Huang transform
本研究应用希尔伯特-黄变换提取核心坍缩超新星中原中子星振荡的引力波信号频率，以推断其物理性质，准确度与短时傅里叶变换相当，为引力波分析提供了互补方法。
2024-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Stability of the protoneutron stars toward black hole formation
通过求解径向振荡方程，我们研究了质子中子星的稳定性。为此，我们采用球对称数值模拟的核心坍缩超新星的广义相对论中微子辐射流体动力学的大质量PNS对黑洞形成的数值结果。我们发现，PNS在径向扰动下演化基本稳定，而PNS最终在PNS内部出现视视界之前变得不稳定。在相对论Cowling近似下，我们还研究了PNS的引力波频率。然后，我们推导出$f$模式频率的经验公式，它弱依赖于PNS模型。这种普适性告诉我们，一旦观测到$f$模式的引力波，PNS性质就是本研究中PNS质量和半径的组合。
2021-08-05 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave asteroseismology for low-mass neutron stars
利用以核饱和参数为特征的物态方程系统地研究了冷低质量中子星的基本（$f$ -）模引力波，特别是着重研究了与第一压力（$p_1$ -）模的避免交叉现象.我们发现中子星在避开的交点处的$f$模频率和平均密度可以表示为参数$η$的函数，该参数是核饱和参数的特定组合。由于这些关系，我们可以推导出经验公式，表示低质量中子星的$f$模式频率，其中心密度大于在避免交叉处的中子星，作为$η$和恒星平均密度$x$的平方根的函数。另一方面，我们还导出了一个经验公式，表示的$f$模式的频率的中子星，其中心密度小于中子星在避免交叉，作为一个函数的$x$独立于所采用的状态方程。此外，采用$x$作为$η$和$u_c$（恒星中心密度与饱和密度之比）的函数的经验公式，我们也可以将我们的$f$模频率的经验公式改写为$η$和$u_c$的函数.因此，通过观测一个质量或引力红移已知的低质量中子星的$f$模引力波，可以估算出$η$和$u_c$的值，这使我们能够严格地约束中子星物质的物态方程。
2020-08-22 astro-ph.HE nucl-th
Measuring the properties of $f-$mode oscillations of a protoneutron star by third generation gravitational-wave detectors
本文分析核心坍缩超新星模拟的引力波信号，利用时频频谱图测量原中子星$f-$模频率演化，并评估第三代探测器在10千秒差距内以约90%精度测量频率及20%误差测量能量的可行性。
2023-04-09 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Gravitational wave asteroseismology of neutron stars with unified EOS: on the role of high-order nuclear empirical parameters
本研究分析了中子星非径向流体振荡和潮汐形变对高阶核经验参数的敏感性，发现不同参数对不同质量中子星的振荡模式和潮汐形变影响各异，未来高灵敏度引力波探测器有望成为约束这些参数的新工具。
2024-11-14 astro-ph.HE nucl-th
Magnetar Asteroseismology with Long-Term Gravitational Waves
磁耀斑和磁星（超磁化中子星）的感应振荡是很有希望的引力波源。我们认为，GW的发射，如果有的话，将持续时间比观察到的X射线准周期振荡（X-QPO），需要更长期的GW分析，从一天到几个月比目前的搜索。与脉冲星计时一样，由于磁场的衰减或重构，振荡频率也会随时间变化，这对GW的探测至关重要。利用观测到的GW频率及其时间导数，我们可以探测内部磁场强度及其演变，并利用下一代干涉仪如先进的LIGO，先进的VIRGO，LCGT和ET开启新的GW星震学。
2011-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Estimating the nuclear saturation parameter via low-mass neutron star asteroseismology
本文研究了由各种统一的现实状态方程构造的冷中子星引力波的基本（$f$ -）和第一压力（$p_1$ -）模频率。与计算的频率，我们推导出的$f$ -和$p_1$ -模式的频率，$f_f$和$f_{p_1}$，作为恒星平均密度的平方根和参数（$η$），这是一个组合的核饱和参数的函数的经验公式。我们的经验公式表明，通过同时观测$f$和$p_1$模引力波，当$1.5\lesssim f_{p_1}/f_f\lesssim 2.5$（相当于质量为$\lesssim 0.9M_\odot$的中子星模型）时，可以在$\sim 10\%$精度范围内估计$η$，这对中子星物质的物态方程有很强的约束作用.此外，我们还发现最大$f$模频率与中子星的最小半径密切相关。也就是说，如果观测到更大频率的$f$模，就可能限制最小中子星半径的上限。
2020-11-06 astro-ph.HE nucl-th
$f$-mode oscillations of protoneutron stars
Central China Normal University（华中师范大学）；China University of Geosciences（中国地质大学）；Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）
研究$ f $-模式振荡的中子星在一般相对论中的非径向振荡，探讨其普遍关系及引力波信号。
2025-12-03 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the Gravitational Wave Signal from Core-Collapse Supernovae
我们研究了八个新的三维核心坍缩超新星模拟的引力波信号。我们发现，信号是由$f$和$g$模式振荡的质子中子星和其频率演化编码的收缩率，后者，这反过来，是已知的依赖于恒星的质量，状态方程，并在温暖的核物质的运输性能。一个较低的频率分量的信号，与常设吸积激波不稳定性，被发现在我们的模型中只有一个。最后，我们证明了引力波辐射的能量与质子中子星吸积的湍流能量成正比。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Universal relation for supernova gravitational waves
利用二维核塌缩超新星的数值模拟数据，在相对论Cowling近似下研究了质子中子星的星震学。如前所述，数值模拟中出现的引力波信号可以很好地与重力振荡和基本振荡之间避免交叉之前（之后）的早期（后期）阶段的重力振荡（基本振荡）相识别。另一方面，超新星引力波的时间演化强烈地依赖于PNS模型，如原始质量和致密物质的状态方程。然而，我们发现，根据出现在数值模拟中的引力波信号的基频和引力模频率可以表示为一个函数的质子中子星的平均密度独立的PNS模型。利用平均密度，我们导出了超新星引力波频率的经验公式。此外，我们还证实了PNS面密度对PNS平均密度的依赖性几乎与PNS模型无关，并讨论了状态方程中对非均匀物质的不同处理对观测量的影响。
2021-11-25 astro-ph.HE
Universal relations for gravitational-wave asteroseismology of proto-neutron stars
核心坍缩超新星的最新数值模拟表明，引力波的主要来源是反弹后演化过程中原中子星模的激发。在这项工作中，我们得到的普遍关系，最常见的振荡模式，即g模式，p模式和f模式，与系统的基本属性，如原中子星的表面重力或在该地区的平均密度所包围的冲击的频率。这些关系独立于状态方程、中微子处理和前身质量，因此可以用来建立仅从引力波观测推断原中子星性质的方法。我们概述了如何进行这些测量和约束，可以放在原中子星的属性。
2021-11-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave asteroseismology of accreting neutron stars in a steady state
RIKEN（理化学研究所）；University of Tübingen（蒂宾根大学）
本研究利用引力波频率和辐射度分析，通过稳态吸积中子星的引力波特性确定其质量和半径，并检验内部直接Urca过程的存在。
2024-10-02 astro-ph.HE
Probing Tensor-Vector-Scalar Theory with Gravitational Wave Asteroseismology
为了在张量-矢量-标量（TeVeS）理论中研究中子星发射的引力波，我们导出了相对论星的微扰方程，其中为了简化起见，我们省略了矢量场的微扰。也就是说，我们考虑标量场和张量场的微扰。在这个假设下，我们发现对应于时空振荡（$w$模）的轴向引力波与标量场的扰动无关，而标量场的影响只能通过背景性质来体现。采用两种不同的状态方程，计算了轴向$w$模的复本征频率，发现频率对恒星致密性的依赖性几乎与所采用的状态方程和TeVeS中的参数无关。此外，TeVeS中轴向$w$模的频率依赖性与广义相对论中的结果明显不同.因此，对引力波的直接观测可以揭示强场区域的引力理论。
2009-09-13 astro-ph.HE gr-qc
A new possible quark-hadron mixed phase in protoneutron stars
高密度下强子物质到夸克物质的相变可能是强的一级相变，因为两相之间存在大的表面张力。虽然这意味着冷物质和催化物质的恒压混合相，但在质子中子星中形成的热物质和富含轻子的物质并非如此。我们证明了在中微子俘获阶段，考虑轻子数的整体守恒，可以得到一个具有非恒压的混合相。反过来，它允许一种新的混合相的出现，只要中微子被捕获，并在去质子化过程中逐渐消失。这种新的混合相由两个电中性相组成，不形成库仑晶格，仅由具有宏观尺寸的球形结构、液滴和气泡形成。在去质子化结束时混合相的消失可能会导致恒星延迟坍缩成一个包含纯夸克相核心的更紧凑的结构。在这种情况下，预计会有大量的中微子发射，可能还有引力波。
2009-07-17 astro-ph.HE
Chiral asteroseismology: seismic oscillations caused by chiral transport in neutron stars and supernovae
本研究提出手性星震学新概念，分析中子星与超新星中手性磁波、手性涡旋波的振荡模式，推导其色散关系并估算引力波特性，为探测夸克物质与中子星磁场提供新途径。
2023-10-10 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Hyperons and $Δ$'s in rotating protoneutron stars: Local properties
本研究利用相对论平均场模型，探讨旋转原中子星中角动量、质量与组成对形变和热演化的影响，发现奇异物质和快速旋转增强形变并降低核心温度，预测半径与NICER观测一致，为状态方程提供约束。
2025-10-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Thermodynamical Description of Hot, Rapidly Rotating Neutron Stars, Protoneutron Stars, and Neutron Star Merger Remnants
热、密核物质物态方程的预测是核天体物理中最复杂、最有趣的问题之一。与此同时，对它的了解是一些最有趣的研究的基本要素。在本工作中，我们的研究集中在热、致密的核物质状态方程的构建上，主要与中子星的内部有关。我们采用的理论核模型，其中包括核子之间的动量依赖的相互作用，随着\textit{state-of-the-art}微观计算。热效应的引入，在一个自洽的方式，和一组等温和等熵状态方程的预测。用预测的状态方程获得和扩展了非自转和快速自转的开普勒频率中子星的热效应的知识。热效应和旋转效应的同时研究提供了一些最重要的量，包括质量（引力和重子）和半径，开普勒频率和克尔参数，惯性的转动惯量等，这些量直接关系到质子中子星的研究，主要是热和快速旋转的残余物的一个二元中子星合并的有用信息。最近观测到的中子星合并数据和本研究可能为它们的研究提供有用的工具，并有助于对核物质的状态方程提供可能的约束。
2021-05-10 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Gravitational waves from supernova matter
我们进行了一组11个三维磁流体动力学核心坍缩超新星模拟，以调查的依赖关系的引力波信号上的祖先的初始条件。我们研究了初始中心角速度和中微子输运的不同变体的影响。我们的模型从15太阳质量的祖先开始，并结合了有效的广义相对论引力势和有限温度的核物质状态方程。此外，利用无质量费米子辐射转移的有效算法跟踪了电子味中微子的输运。我们发现，非和缓慢旋转的模型显示引力波发射由于提示和轻子驱动的对流，揭示了质子中子星内部流体的流体动力学状态的细节。此外，我们表明，质子中子星可以成为动态不稳定的旋转不稳定性的T/ |W|值低至2%的核心反弹。我们指出，包括在postbounce阶段的去轻子化是非常重要的定量GW预测，因为它提高了绝对值的引力波列车到一个因素的10轻子保存治疗。
2010-02-04 astro-ph.HE
Quasithermal Neutrinos from Rotating Protoneutron Stars Born during Core Collapse of Massive Stars
旋转和磁化的质子中子星（PNS）可能会驱动相对论性的磁离心加速风，因为它们在核心坍缩后立即冷却。恒星附近的风流体由中子和质子组成，中子在与离子碰撞耦合时变得相对论。在这里，我们认为流中的中子最终会在恒星物质内部的终止冲击周围发生非弹性碰撞，产生~0.1-1 GeV的中微子，而不依赖于宇宙线加速机制。甚至更高能量的中微子也可以通过粒子加速机制产生。我们表明，PINGU和Hyper-Kamiokande可以检测到这样的中微子从附近的核心坍缩超新星，通过减少大气中的中微子背景通过同时检测MeV中微子或引力波和光学观测。对这些GeV和/或更高能量中微子的探测将为磁加速、核合成、超新星与伽马射线暴之间的关系以及新生中子星的性质等物理学提供重要线索。
2014-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Towards asteroseismology of core-collapse supernovae with gravitational-wave observations - I. Cowling approximation
核心坍缩超新星的引力波是由原中子星及其周围环境（包括激波）中的不同振荡模式激发而产生的。在这项工作中，我们研究的PNS冲击系统的反弹后振荡频谱和观察到的引力波信号从核心崩溃模拟的特征频率之间的关系。这是一个基本的第一步，以制定一个程序来推断天体物理参数的PNS形成的核心塌陷超新星。我们的方法结合了从PNS的振荡谱，通过线性微扰分析背景物理系统，从相应的非线性，核心崩溃模拟的引力波谱的信息。使用的结果从35 $M_{\odot}$前超新星祖先的崩溃模拟，我们表明，这两种类型的光谱确实是相关的，我们能够识别的振荡模式的PNS，即g-模式，p-模式，混合模式，和站立吸积激波不稳定性（SASI）模式，获得一个非常密切的对应关系的时间-频率分布的引力波模式。本文提出的分析提供了一个概念证明，在核心崩溃的情况下，星震学确实是可能的，它可以作为未来工作的基础上PNS参数推断的基础上引力波观测。
2018-07-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational wave asteroseismology on cooling neutron stars
采用相对论Cowling近似，研究了中子星热演化过程中引力波的频率。我们特别关注中子星模型，其中直接Urca（快速冷却过程）不起作用，没有超流性和超导性。对于这种模型，冷却曲线几乎不依赖于状态方程（EOS）以及中子星的质量，而我们表明，引力波频率强烈依赖于这两个属性。然后，我们发现，基本和第一压力模式的频率乘以恒星质量很好地表示为一个函数的恒星的紧凑性几乎独立的状态方程。我们还发现，在热演化后期，第一引力模的频率与恒星的致密性有很强的相关性。此外，我们还推导出了估算中子星内直接Urca爆发的阈值质量随核饱和参数变化的经验公式。这个公式将给我们一个关于中子星性质的限制，如果观测发现直接Urca发生（或不起作用）在中子星内部。
2021-12-30 astro-ph.HE gr-qc
Asteroseismology and Universal Relations in Neutron Stars with Gravitationally Bound Dark Matter
本文研究了混合暗物质中子星的结构与振荡性质，采用单流体形式和三种核物质状态方程，发现暗物质诱导的引力压缩会降低最大质量并改变径向模式谱，同时验证了非径向振荡普遍关系的稳健性，为探测暗物质效应提供了框架。
2025-05-30 astro-ph.HE
Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae
我们总结了我们目前对核心坍缩超新星的引力波发射的理解。我们回顾了多维模拟的既定结果，并在可能的情况下提供了信封背面的计算，以突出基本的物理原理。引力波主要是由质子中子星振荡发出的。在缓慢旋转的情况下，这是最常见的超新星类型，振荡是由多维流体动力学不稳定性激发的，而在罕见的快速旋转的情况下，质子中子星由于离心力而产生扁圆形变形。引力波信号可能在我们银河系内的现有探测器上勉强可见，而未来的第三代仪器将能够进行更强大和详细的观测。发展非轴对称不稳定性的快速旋转模型可能在第三代探测器的百万秒差距距离内可见。最后，我们讨论了多信使观测超新星的策略。
2022-01-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational wave asteroseismology of dark matter hadronic stars
本文通过数值模拟研究暗物质质量和费米动量对强子星f0模振荡及潮汐形变的影响，并结合GW170817事件分析其相关性。
2024-02-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Magnetized Proto-Neutron Stars: Structure and Stability
BITS-Pilani K. K. Birla Goa Campus（比拉戈阿校区印度理工学院）；Instituto Tecnológico de Aeronáutica（巴西航空技术学院）；Yonsei University（延世大学）
本研究通过分析磁化原中子星的热力学和组成演化，揭示了其磁场变形和能量学在不同磁场配置中的变化特征。
2026-01-06 astro-ph.HE nucl-th
Empirical relations for gravitational-wave asteroseismology of binary neutron star mergers
我们构建了新的，多元的经验关系测量中子星半径和潮汐变形的主导引力波频率在合并后阶段的二进制中子星合并。这些关系确定了特定中子星质量的中子星半径和潮汐形变率，并具有一致的精度，并且仅依赖于两个观测值：合并后的峰值频率$f_{\rm peak}$和啁啾质量$M_{\rm chirp}$。前者可以用下一代探测器从合并后阶段发射的引力波中以很好的精度测量，而后者已经用现代探测器从螺旋阶段以很好的精度获得。我们的主要数据集由CFC/SPH模拟得到的引力波目录组成。我们还提取了$f_{\rm peak}$频率从公开的CoRe数据集，通过基于网格的GRHD模拟获得，并找到两个数据集的提取频率之间的良好协议。因此，我们可以为组合数据集构建经验关系。此外，我们调查的经验关系的两个二级峰，$f_{2-0}$和$f_{\rm spiral}$，并表明，这些关系是不同的，在整个参数空间中，与以前介绍的光谱分类计划。最后，我们表明，光谱分类方案可以使用机器学习技术。
2019-10-24 astro-ph.HE gr-qc
Multimessenger Asteroseismology of Core-Collapse Supernovae
我们通过模拟研究了旋转核坍缩超新星的关联引力波和中微子信号。使用改进的模式识别程序的基础上模式函数匹配，我们表明，一个线性四极模式的核心产生双重印记引力波和中微子在早期后反弹阶段的超新星。中微子发射的角谐函数与中微子球周围的模式能量一致，这表明中微子上的印记是一种机制。因此，中微子携带着核心外部区域的模振幅信息，而引力波则探测更深的区域。我们还发现，最佳拟合的模式函数具有由$\sim 420$ Hz以上限定的频率，但是由于使用牛顿流体力学和广泛使用的伪牛顿重力近似，在我们的模拟中模式的频率是$\sim 15\%$更高。这种过高的估计对于分析引力波的可探测性和星震学特别重要，指出了用于这些目的的伪牛顿方法的局限性，甚至可能导致激发不正确的模式。此外，模式频率匹配（相对于模式函数匹配）可能会导致在最近的工作中的模式错误识别。最后，我们评估了使用当前技术的模式的多信使检测的前景。中微子印记的探测是最具挑战性的，使用冰立方中微子天文台的最大探测距离为$\sim\!1$ kpc。在设计灵敏度下，利用Advanced LIGO探测互补引力波印记的最大距离为$\sim\!5$ kpc。
2019-11-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave asteroseismology with f-modes from neutron star binaries at the merger phase
来自合并中子星的引力波信号可以提供关于核物质状态方程性质的重要信息，从信号的早期部分通过潮汐效应到合并产物的性质和振荡频率。通过比较中子星的基本振荡模式（$f$ -模式）的频率与两颗中子星合并时的引力波频率，我们研究了孤立中子星的性质与合并之间的直接联系。我们使用共形平坦近似下的非线性流体动力学程序计算了非旋转和旋转中子星的四极（$l=2$）$f$模振荡（$f_{2f}$），并从一组公开可用的模拟中获得了与双星的峰值振幅（$f_{\rm max}$）相关的引力波频率。我们发现，$f_{\rm max}$和$f_{2f}$相差约1\%，平均而言，在45个相同的质量系统，不同的总质量和状态方程。假设引力波频率仍近似等于轨道频率$Ω$的2倍，结果表明，在并合点附近满足潮汐共振条件$|m|Ω= f_{2f}$，其中$m=2$为方位角量子数.此外，$f_{\rm max}$和等质量双星系统的潮汐变形性之间的普遍联系现在可以用$f_{2f}$和孤立中子星的潮汐变形性之间的类似关系来解释，这已经被证明与中子星的几乎不可压缩性质有关。我们的研究结果表明，这是可能的引力波信号在合并的一个双中子星系统的基本振荡模式和质量比直接相关。
2020-12-15 astro-ph.HE gr-qc
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
Three approaches for the classification of protoneutron star oscillation modes
本文针对原中子星非径向振荡模式应用Cowling、GCN和CBMP三种分类方法，发现反弹0.4秒前GCN与CBMP能提供互补信息且追踪回避交叉，并验证了普遍关系在CBMP中表现简单。
2023-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave asteroseismology limits from low density nuclear matter and perturbative QCD
我们在广义相对论中使用一组状态方程（EOS）研究了非旋转致密星的非径向振荡的基本模式，该状态方程连接了低密度和高密度下的最新计算。具体而言，低密度模型的基础上的手征有效场论（EFT）和高密度的结果微扰量子色动力学（QCD）的基础上匹配通过不同的插值多面体满足热力学稳定性和亚光速的声速，以及额外的要求，状态方程支持两个太阳质量的恒星。我们采用文献[1]中提出的三个代表性模型（EOS I、II和III），EOS I给出最小恒星半径，EOS II给出最大恒星质量，EOS III给出最大恒星半径。使用这个家庭的状态方程，我们发现，频率和阻尼时间的$f$模式被限制在狭窄的相当模型无关的窗口。我们还分析了一些建议的经验关系描述的$f$模式的平均密度和紧凑性的中子星的属性。我们讨论了这些约束的严格性和可能的作用，不能被编码在一个简单的低密度和高密度EOS之间的插值的物理效应。
2018-08-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Long-term gravitational wave asteroseismology of supernova: from core collapse to 20 seconds postbounce
本研究基于9.6 $M_\odot$ 核心坍缩超新星长期模拟，通过微扰分析计算原中子星振荡本征模式，提出新的ramp-up模式拟合公式，并发现紧致度拟合效果最佳且短期数据无法外推长期预测。
2023-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Towards asteroseismology of core-collapse supernovae with gravitational-wave observations - II. Spacetime perturbations
地面上先进的引力波（GW）探测器的改进可能会在不久的将来观测到附近核心坍缩超新星的GW信号。对于最常见类型的祖星，可能是缓慢旋转的核心，占主导地位的GW发射机制是原中子星（PNS）爆炸前的反弹后振荡。本文提出了一种新的方法来计算包含时空微扰的广义相对论中PNS和停滞吸积激波形成的系统的本征模。新方法改进了以往的结果，占扰动的推移函数和共形因子。我们将我们的分析应用于两个数值核心崩溃模拟，并表明我们改进的方法能够获得本征频率，准确地匹配GW信号中观察到的特征，并预测准径向振荡的定性行为。我们的分析是可能的，这要归功于一种新开发的算法，将计算出的本征模分类为不同的类别（f-，p-和g-模式），改善了以前的结果，这些结果都存在误分类问题。我们发现，大部分的GW能量存储在最低阶本征模，特别是在$^2g_1$模式和$^2f$模式。我们的研究结果还表明，在以前的作品中归因于特征频率的站立吸积冲击不稳定性的GW信号的低频分量应被确定为基本的四极f-模式。我们还开发了一种形式主义，以估计的贡献准径向（$l=0$）模式的GW发射的四极分量的情况下，变形的背景下，应用到快速旋转的核心。这一工作为核坍缩超新星的星震学研究和基于GW观测的PNS性质推断提供了进一步的支持。
2018-06-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational-Wave Asteroseismology with Fundamental Modes from Compact Binary Inspirals
来自双星中子星（NS）螺旋GW 170817的引力波（GWs）的首次探测为探测宇宙中其他地方无法到达的超核密度物质的基本性质开辟了一条独特的通道。这一观察产生了第一个约束的状态方程（EoS）的NS物质从GW的潮汐相互作用的印记。GW中的潮汐信号来自于物质对象对来自其双星同伴的时空曲率的响应。它们主要取决于EoS，主要由潮汐变形参数$Λ_{\ell}$表征，其中$\ell=2,3$分别表示四极和八极。随着双星系统向合并方向发展，当轨道频率接近与恒星内部振荡模式共振时，额外的动力学潮汐效应变得重要。在这些模式中，基本（$f_\ell$ -）模式具有最强的潮汐耦合，并且即使共振没有被完全激发，也可以在GW信号中产生累积印记。在这里，我们提出了第一个直接约束的基本振荡模式频率为GW 170817使用inspiral GW相位模型与$f$模式频率的显式依赖，而不假设之间的任何关系$f_\ell$和$Λ_\ell$。我们排除了$f_\ell$的非常小的值，并且对于较大的同伴，确定了在90\%可信区间（CI）处的$\geq 1.39$ kHz（$\geq 1.86$ kHz）的$f_2$ -模式（$f_3$ -模式）频率的下限。然后我们表明，未来GW探测器的网络将能够测量仅距螺旋数十Hz以内的$f$模式频率。这种精密的天文地震学将使基础物理学和致密双星的性质的新测试成为可能。
2019-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Neutron star asteroseismology and nuclear saturation parameter
采用各种统一状态方程，研究了冷中子星引力波的准正规模。我们重点研究了基本（$f$ -）、第一压力（$p_1$ -）和第一时空（$w_1$ -）模式，并推导了这些模式的频率和阻尼率的经验公式。利用所得的经验公式，我们发现，如果能观测到质量已知的中子星的$f$模频率，或者同时观测到$f$模和$p_1$模频率，那么作为核饱和参数的特定组合的$η$的值可以在$\sim 30 \%$精度范围内估计.尽管这种估计仅适用于低质量中子星。此外，我们发现，规范中子星的质量和半径可以估计在百分之几的精度通过同时观测的$f$ -和$w_1$ -模式的频率。我们还发现，如果$f$ -，$p_1$ -，和$w_1$ -模式的频率将被同时观察到，规范中子星的质量可以估计在$2\%$精度，而半径可以估计在$1\%$内的中子星与$M\ge 1.6M_\odot$或$0.6\%$内的中子星与$M\ge 1.4M_\odot$构造的EOS约束通过GW 170817事件。此外，我们还发现最大$f$模频率与最大质量中子星的半径、最小$w_1$模频率与最大质量中子星的半径、最小$w_1$模阻尼率与最大质量中子星的致密性有很强的相关性.
2021-05-27 astro-ph.HE nucl-th
Measuring radii of merging neutron stars with interface-mode asteroseismology informed by nuclear theory and experiment
University of Bath（巴斯大学）；East Texas A&M University（东德克萨斯农工大学）；Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Ohio University（俄亥俄大学）；Michigan State University（密歇根州立大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）
提出利用中子星星震学中的壳-核界面模频率来推断中子星半径，精度可达5-10%，且对内核细节不敏感，可通过多信使共振耀斑或引力波观测实现。
2026-08-07 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Three-dimensional Magneto-hydrodynamic Simulations of Core-collapse Supernovae: I. Hydrodynamic evolution and protoneutron star properties
本文通过16个前身星的三维磁流体动力学模拟，研究了核心坍缩超新星的爆炸机制与原中子星性质，发现爆炸能量和遗迹特性与致密度相关，并预测了中子星质量、自转周期及反冲速度。
2024-11-25 astro-ph.HE
Towards asteroseismology of neutron stars with physics-informed neural networks
本文提出利用物理信息神经网络研究中子星振荡，通过本征值问题求解实现对中子星内部结构和物态方程的深入分析。
2025-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Stochastic Nature of Gravitational Waves from Supernova Explosions with Standing Accretion Shock Instability
我们在三维模拟的基础上研究了引力波的性质，模拟了中微子驱动的爆炸和驻存吸积激波不稳定性（SASI）。在核心坍缩前缓慢旋转的证据的推动下，我们专注于质子中子星外中微子发射和物质运动的非球面性。通过三维射线追踪计算，我们精确地估计了各向异性中微子辐射的引力波形。与以往的工作假设轴对称，我们发现，重力波形的变化更加随机，因为爆炸的各向异性依赖于SASI的增长，在各个方向上混沌发展的敏感。我们的研究结果表明，引力波谱有其峰值附近的$\sim 100$赫兹，反映SASI引起的物质翻转的$\sim O(10)$毫秒。我们指出，这样的信号的检测，可能是可见的LIGO类探测器的银河系超新星，可能是一个重要的探测到长期隐藏的爆炸机制。
2009-04-28 astro-ph.HE
Influence of the weakly interacting light U boson on the properties of massive PNS
考虑相对论平均场论中的八重态重子，选取单位重子熵S=1，计算并讨论了U玻色子对大质量质子中子星的物态方程、质量半径、转动惯量和引力红移的影响. U玻色子与核子的有效耦合常数$g_{U}$选自0 GeV $^{-2}$ ~ 70 GeV $^{-2}$。结果表明，U玻色子将破坏物态方程。U玻色子对压力的影响在低密度时比高密度时更明显，而对能量密度的影响在高密度时比低密度时更明显。U玻色子在增加PNS的最大质量和半径方面起着重要作用。当$g_{U}$值从0 GeV $^{-2}$变为70 GeV $^{-2}$时，大质量PNS的最大质量从2.11 $M_{\odot}$增大到2.58 $M_{\odot}$，对应PSR J 0348 +0432的PNS半径从13.71 km增大到24.35 km. U玻色子将增加PNS的转动惯量，降低引力红移。对于大质量PSR J 0348 +0432的PNS，半径和转动惯量与$g_{U}$成正比，引力红移与$g_{U}$近似成反比。
2015-11-27 astro-ph.HE nucl-th
Correlated Gravitational Wave and Neutrino Signals from General-Relativistic Rapidly Rotating Iron Core Collapse
我们提出了一套新的旋转铁芯崩溃的三维广义相对论流体动力学模拟的结果。我们假设八分圆对称，并专注于轴对称坍缩，反弹，早期postbounce演化，以及相关的引力波（GW）和中微子信号。我们采用了有限温度的核物质状态方程，参数化的电子捕获的崩溃阶段，和反弹后的多物种中微子泄漏计划。后者捕捉到了去轻子化、中微子冷却和加热的重要效应，并能近似预测核反弹后早期演化过程中的中微子光度。我们考虑12个太阳质量和40个太阳质量的前超新星模型，并系统地研究了（i）旋转，（ii）祖结构，（iii）反弹后中微子泄漏动力学，GW和中微子信号的影响。我们证明，GW信号的快速旋转的核心崩溃实际上是独立的祖质量和崩溃前的结构。此外，我们表明，中微子泄漏对GW信号的影响是强的，只有在非旋转或缓慢旋转的模型，其中GW排放不占主导地位的内核动力学。在快速旋转的核心，核心反弹的离心变形的内核激发的基本四极脉动模式的新生质子中子星。随后的全球振荡（f~700-800 Hz）导致GW信号的明显振荡，以及反中微子和重轻子中微子亮度上升的相关强烈变化。我们在坍缩为质子中子星的核心中发现了这些特征，这些恒星的自旋周期<~ 2.5 ms，旋转能量足以驱动超高能核心坍缩超新星爆炸。因此，对核心坍缩事件的联合GW +中微子观测可以提供支持或反对快速核心旋转的强有力证据。[删节]
2013-03-25 astro-ph.HE gr-qc
Constraining equation of state groups from $g$-mode asteroseismology
本文通过广义相对论下静态分层恒星扰动计算，揭示低温g空间可按状态方程类别分为不同分组，并利用平均密度、温度、中心声速和潮汐形变进行分类，为借助引力波、吸积爆发、准周期振荡及伽马射线暴前兆闪光等观测约束核状态方程提供了新途径。
2023-04-14 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino Echos following Black Hole Formation in Core-Collapse Supernovae
在一颗失败的核心坍缩超新星中，质子中子星最终会在自己的引力场下坍缩，形成一个黑洞。这种坍缩发生得很快，在质子中子星的动力学时间$\lesssim$ 0.5毫秒。在这种坍缩过程中，除非有任何过度的旋转，整个质子中子星被吸积到新形成的黑洞中。中微子的主要来源现在被移除，信号在这个形成时间尺度上突然关闭。然而，当中微子源被关闭时，到达地球探测器的时间将取决于中微子的路径。我们在这里展示了在黑洞形成之前发出的少量中微子，在下落的物质上散射到我们的视线中，并在黑洞形成后到达，在我们的模型中长达15 ms。这种中微子回波，我们的特点与蒙特卡罗模拟和分析模型，有一个显着更高的平均能量（$\sim$ 50兆电子伏以上）相比，主要的中微子信号，并为规范失败的超新星在这里探索，可能是可检测的$\mathcal{O}$（10千吨）超新星中微子探测器银河系失败的超新星。如果使用黑洞的形成作为一个时间后的三角测量或后黑洞的中微子质量测量的时间配置文件，这个信号的存在是很重要的考虑。它本身也可以用来描述或限制吸积流的结构和性质。
2021-09-27 astro-ph.HE gr-qc
Robust universal relations in neutron star asteroseismology
本研究结合核物理理论与天文观测约束的大量物态方程，验证中子星f模相关普适关系的鲁棒性，发现新的f模-半径强相关普适关系，并指出低频2倍太阳质量中子星可能存在非核子自由度。
2023-06-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rotating Proto-Neutron Stars Admixed with Mirror Dark Matter: A two fluid approach
本研究采用双流体方法，结合相对论平均场模型，探讨镜像暗物质对旋转中子星（从原中子星到冷星）结构、稳定性及热演化的影响，发现DM增加致密性但降低旋转稳定性阈值，为探测中子星内暗物质提供间接途径。
2025-10-24 astro-ph.HE nucl-th
Tilted torus magnetic fields in neutron stars and their gravitational wave signatures
引力波诊断是为了区分中子星中的各种混合极-环磁场而发展的，特别强调了差异旋转的质子中子星。它示出，倾斜的环面磁场，定义为一个内部/外部极向分量，其对称轴相对于旋转轴倾斜的总和，和一个内部的环形分量，其对称轴与旋转轴对齐，变形的明星三轴，不像扭曲的环面场，变形的明星双轴。利用一个解析的倾斜环面的例子，我们表明，这两种拓扑结构可以区分他们的引力波谱和偏振相图。例如，谱峰的相对振幅和频率允许人们推断出磁场的环向分量和极向分量的相对强度以及磁倾角。最后，我们展示了如何自然产生的倾斜环面场从磁流体动力学模拟差分旋转中子星，以及如何引力波频谱演变的内部环向场风。这些结果指出，一旦引力波干涉仪定期探测到核心坍缩超新星，各种实验就可能成为可能。
2013-10-28 astro-ph.HE gr-qc
The broadening of universal relations at the birth and death of a neutron star
本文研究了普遍关系在原中子星和超质量中子星动态场景中的适用性，发现 I-Love-Q 和 f-Love 关系对原中子星近似成立，而超质量中子星的峰值频率与紧致度关系偏离普遍 f-C 关系 70-80%。
2024-02-16 astro-ph.HE gr-qc
The proper way to spatially decompose the gravitational-wave origin in stellar collapse simulations
针对恒星坍缩模拟中引力波信号的空间分解问题，提出慢动弱场近似下基于四极公式的正确分解方法，经核坍缩超新星模拟验证，该方法结果与自洽微扰法吻合良好，可支撑引力波搜寻策略优化与观测数据解读。
2024-09-17 astro-ph.HE gr-qc
Determining the Structure of Rotating Massive Stellar Cores with Gravitational Waves
恒星核心坍缩产生的引力波（GW）信号包含了大量关于恒星前身星和由此产生的核心坍缩超新星（CCSN）的物理参数信息。我们提出了一种新的方法来限制CCSN祖属性崩溃时使用两个最可检测的GW信号的部分：核心反弹信号和演变的主频率模式从质子中子星。我们专注于核心反弹后，但爆炸前的时期，并调查GWs的预测能力，从旋转CCSNe约束祖星的属性。我们分析了34个二维和4个三维中微子辐射流体动力学模拟恒星核心崩溃的不同的初始质量和旋转速率的祖先。扩展以前的工作，我们验证了紧凑的祖在崩溃与早期的斜坡上升的斜率，并在旋转的情况下，也与核心角动量。结合这一信息与反弹信号，我们提出了一种新的分析方法来限制崩溃前的核心紧凑的祖。由于这些GW特征发生在核心反弹后不到一秒，因此这种分析可以让天文学家甚至在冲击爆发之前预测CCSN的电磁特性。
2021-06-22 astro-ph.HE
Neutron Stars and Gravitational Waves: the Key Role of Nuclear Equation of State
中子星是宇宙中已知最多的天体，也是研究超凝聚态奇异物理的理想实验室。结合孤立中子星以及双星中子星系统的最新观测数据进行的理论研究为解决致密核问题提供了一个极好的机会。本文综述了近年来关于各种理论核模型在中子星或中子星-黑洞系统观测中的应用研究。特别是，使用一个简单和完善的模型，我们参数化的刚度的状态方程的帮助下的声速。此外，与LIGO/VIRGO合作的两个事件GW 170817和GW 190425的最近观测结果相比，我们提出了可能的鲁棒约束。我们还对最近观测到的一个质量为~ $\sim 2.59_{-0.09}^{+0.08}~M_{\odot}$的致密天体（GW 190814事件）进行了理论研究，它是一个主要伴星为质量为$\sim 23~M_{\odot}$的黑洞系统的一个组成部分。关于低质量成分的识别存在科学争论，因为它落入中子-恒星-黑洞质量间隙。这是一个重要的问题，因为了解GW 190814事件的性质将提供丰富的信息，关于在致密物质中的声速的上限和可能的相变到其他自由度。我们系统地研究了一个可能的高质量候选者作为一个单独的恒星或作为一个组成部分，在一个双中子星系统的潮汐变形。最后，我们提供了一些热的，致密的核物质的状态方程在热中子星，质子中子星，中子星合并残留物的应用。
2021-11-07 astro-ph.HE nucl-th
