Revisiting the maximum mass of differentially rotating neutron stars in general relativity: Übermassive stars with realistic equations of state
本文用真实的核状态方程研究了微分旋转中子星的广义相对论轴对称平衡解空间。我们发现，不同类型的恒星，这是由早期的作品确定的多方状态方程，出现现实的状态方程，太。扫描的解决方案空间的样本现实的状态方程，我们对待，我们发现的最大静止质量的下限支持冷，差分旋转的恒星为每种类型的恒星。我们经常发现平衡构型可以支持2倍于静态恒星的质量。我们称这些平衡为“超大质量”，在我们的调查中，我们发现超大质量的恒星可以支持最大静止质量的2.5倍，可以支持具有相同状态方程的冷，非旋转恒星。这几乎是以前使用现实状态方程的研究发现的两倍，并且没有发现超大质量的中子星。此外，我们发现，增加的最大静止质量相对于非自旋恒星对应的是较大的适度刚性状态方程。这些结果可能对由双中子星合并而形成的超大质量中子星的寿命、引力波和电磁波对应物有意义。
2019-01-16 astro-ph.HE gr-qc
Slowly Rotating Anisotropic Neutron Stars in General Relativity and Scalar-Tensor Theory
一些模型（如Skyrme模型，QCD的低能有效场论）认为中子星内部的高密度物质可能是显著的各向异性。在广义相对论中，各向异性会影响非旋转中子星的整体性质。本文在广义相对论中研究了慢转恒星的各向异性效应。我们还考虑了爱因斯坦理论最流行的扩展之一，即标量张量理论允许自发标量化（类似于铁磁材料中的自发磁化的相变）。在这两种理论中，各向异性都会影响中子星的转动惯量（一个可能在脉冲双星系统中测量到的量）。我们发现，标量化的影响增加（减少）时，切向压力大于（小于）比径向压力，我们提出了一个简单的标准来确定标量场方程线性化的开始。我们的计算表明，双脉冲星观测可能会限制各向异性的程度，甚至更乐观地说，提供中子星核心各向异性的证据。
2015-06-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Differentially rotating strange star in general relativity
根据数值模拟和对GW 170817的多信使观测，认为快速和差异旋转的致密星形成于双中子星合并事件。这种差异旋转恒星的寿命和演化与合并后阶段的观测密切相关。以往对差异旋转中子星最大质量的研究多是假设恒星内部的旋转轮廓满足所谓的$j$ -const定律，只考虑中子星的状态方程。在本文中，我们将研究扩展到奇异星模型，以及一个新的旋转轮廓模型。发现差异显着的差异之间的差异旋转奇怪的恒星和中子星，与两个差异旋转的法律。发现中子星的中等微分自转率对于奇异星来说太大了，导致最大质量随着微分自转度从$\hat{A}\sim2.0$进一步增大而迅速下降，其中$\hat{A}$是表征$j$ -常数定律微分自转率的参数.因此，差动自转自约束恒星的最大质量会降到合理差动自转的匀速自转质量脱落极限以下。与中子星相比，在更小的微分自转速率和角动量下，也会发生向环形序列的连续过渡。尽管有这些差异，对于给定的角动量，最大质量之间的$\hat{A}$不敏感关系仍然成立，即使是新的微分转动定律。这些差异的天体物理后果和如何区分奇怪的星和中子星模型与未来的观测进行了讨论。
2019-02-25 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of bare quark stars in full general relativity: Single star case
我们介绍我们的方法，特别是原始恢复程序的修改，处理裸夸克星的数值相对论模拟。通过演化两个不同质量的三轴旋转夸克星模型和一个具有足够大的动能而不稳定的差分旋转夸克星模型，证明了该方法的可靠性和收敛性.这些模拟使我们能够验证，我们的方法是能够解决的夸克星的不连续表面的演化和可能的质量喷射。我们还研究了三轴转动夸克星的三轴形变演化和引力波发射的性质，以及差转情况下的质量抛射。研究发现，超大质量夸克星不太可能是理想的连续引力波源，因为恒星恢复轴对称比模型更快，具有较小的质量和引力波振幅衰减迅速的时间尺度为$10\,$ ms，虽然从更大的质量模型的瞬时振幅更大。与差分旋转的情况下，我们的结果证实，夸克星可以经历非轴对称不稳定性类似的中子星的情况下，但与相当小的程度的差分旋转，这是预期根据先前的初始数据研究。
2021-05-16 astro-ph.HE gr-qc
On the accuracy of the IWM-CFC approximation in differentially rotating relativistic stars
我们确定的保形平坦度（IWM-CFC）近似的情况下，单一的，但强烈差分旋转相对论性恒星的准确性。我们发现，对于最快的旋转和相对论性最强的多方模型，与完整的广义相对论的偏差是低于5%的整体量和低于10%的本地量，如角速度。此外，我们还通过评估和比较不同的误差指标，研究了IWM-CFC近似与完全广义相对论的偏差。我们发现，对于不接近最大质量的模型，一个简单的误差指标构造的度量电位的局部值是更指示的IWM-CFC近似的准确性比一个错误的指标，是基于科顿约克张量。此外，我们构建了一个简单的，线性的经验关系，允许估计的误差由IWM-CFC近似，它只涉及扁平的恒星由于旋转和最小值的失效函数。因此，在任何涉及旋转相对论性恒星的数值模拟中，人们都可以很容易地知道由于IWM-CFC近似而导致的与完全广义相对论的偏差。
2014-09-10 astro-ph.HE gr-qc
A quasi-radial stability criterion for rotating relativistic stars
相对论恒星抵抗黑洞引力坍缩的稳定性是广义相对论中的经典问题。Friedman，Ipser and Sorkin（1988）建立了长期不稳定性的充分判据，他们证明了均匀旋转的正压恒星序列在转折点的一侧是长期不稳定的，然后认为一个更强的结果应该成立：序列应该在相反的一侧是稳定的，转折点标志着长期不稳定的开始。我们在这里表明，这一期望没有得到满足。通过在完全广义相对论中计算大量旋转恒星的$F$模频率，我们证明了中性稳定点，即，频率变为零的地方，不同于旋转恒星的转折点。通过数值模拟，我们验证了新的判据可以用来评估相对论旋转恒星的动力学稳定性。
2011-06-21 astro-ph.HE gr-qc
A revised formalism for slowly-rotating superfluid neutron stars in general relativity
我们讨论慢旋转，广义相对论，超流中子星的Hartle-Thorne制定。恒星的组成由一个简单的双流体模型描述，该模型考虑了超流中子和所有其他成分。我们采用扰动匹配框架，推导出一个新的形式主义的慢旋转超流中子星，有效的二阶微扰理论，在原来的配方由Andersson和Comer在2001年报告的基础上。本研究构成了以前的工作在单流体的情况下，它表明，Hartle-Thorne形式主义需要修改，因为它不提供正确的结果时，能量密度不消失在表面的恒星的延伸。我们详细讨论了需要应用到原来的双流体形式主义，以占非零能量密度在边界处的校正。在这个过程中，我们还发现在所有情况下（无论表面的能量密度的值），在原来的两流体模型中的恒星表面的变形的计算所需的校正。两种形式主义之间发现的差异说明了通过建立数值恒星模型，重点在恒星质量的计算，恒星的变形，并在开普勒极限旋转的比较。特别是，使用一个玩具模型的状态方程的能量密度不消失在边界的恒星，我们证明了修正的形式主义，我们发现影响的结构缓慢旋转的超流中子星在一个显着的方式。
2023-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Differentially rotating scalarized neutron stars with realistic post-merger profile
本文研究了带质量标量场的标量-张量理论下差速旋转中子星模型，采用真实唯象旋转定律，发现相比广义相对论存在质量与角动量更大且能更久保持准球形分布的解，为后续研究标量化对合并残骸稳定性与引力波辐射的影响奠定基础。
2023-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Quasi-normal modes of rotating black holes in Einstein-dilaton Gauss-Bonnet gravity: the first order in rotation
引力光谱学--从双星黑洞合并的振铃信号中测量黑洞的准正规模--是在强场、大曲率区域测试引力的最有前途的工具之一，但是在修正引力理论的特定情况下，如果没有黑洞准正规模的知识，广义相对论就只能进行零测试。更具体地说，我们需要知道旋转黑洞的模式，因为典型的紧凑二元并合会导致具有大自旋的黑洞。在这篇文章中，我们计算，第一次，在一个修改的引力理论，旋转黑洞的引力准正常模式，直到一阶的自旋。我们考虑爱因斯坦-高斯-邦纳引力，这是广义相对论在大曲率区域中最简单的修正之一。我们发现，由于广义相对论修改的模式频率和阻尼时间的变化显着放大旋转。
2021-03-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Strongly magnetized rotating dipole in general relativity
电磁波出现在物理学的许多领域。在一般情况下很难找到解决办法。本文在三维球极坐标系中数值积分了麦克斯韦方程组。简单的有限差分法将导致沿极轴的坐标奇异性。谱方法更适合处理与坐标系选择相关的人为奇异性。当辐射物体像恒星一样旋转时，麦克斯韦方程组的特殊类型的解值得研究，例如准静止状态。此外，在高能天体物理学中，特别是在旋转的中子星周围存在着强引力场和磁场。为了研究这类系统，我们设计了一种算法来求解球极坐标下的含时麦克斯韦方程组，包括广义相对论以及对首阶的量子电动力学修正。作为一个诊断，我们计算的自旋光度预期从这些恒星，并比较它的经典，即非相对论和非量子力学的结果。结果表明，即使磁场在$\numprint{4.4e9}$ ~ \si{\tesla}的临界值附近，量子电动力学也导致自旋下降光度的不相关变化.因此，制动指数保持接近于真空中的点偶极子的值，即$n=3$。同样的结论也适用于广义相对论量子电动力学修正的无力磁层。
2016-07-20 astro-ph.HE
Slowly rotating topological neutron stars -- universal relations and epicyclic frequencies
随着X射线探测的日益丰富和引力波天文学研究的不断深入，强场条件下的广义相对论检验变得越来越可行，其对引力探测的重要性不可低估。为此，我们在张量-多标量引力理论中研究了慢转拓扑中子星的性质。我们探讨了转动惯量，并验证了普遍的关系，从广义相对论持有这类新的紧凑的对象。此外，我们还研究了它们的最内层稳定圆轨道（ISCO）和周转频率的性质，因为后者暗示了与观测量（如准周期X射线谱特征）的联系。
2020-06-23 astro-ph.HE gr-qc
Pulsar magnetospheres in General Relativity
对脉冲星功率的主要贡献可以通过假设由无力近似描述的旋转磁层来计算。虽然这个简单的模型已被用于研究脉冲星磁层的平坦时空制度，只有少数作品考虑了相对论的曲率和框架拖曳效应引起的旋转中子星的修正。在这里，我们重新审视这个问题，并在完整的广义相对论内描述脉冲星磁层，量化的校正作为一个函数的角速度，恒星的紧凑性和自旋和磁偶极子之间的错位角。通过对数值结果的拟合，给出了脉冲星光度的解析表达式。最后，我们还分析了相对论修正对制动指数的影响，表明制动指数的值略有增加。
2018-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Rotating neutron stars with chaotic magnetic fields in general relativity and Rastall gravity
该研究在 GR 与 RG 中利用 QHD 状态方程和推广的 Hartle-Thorne 形式体系分析混沌磁场对旋转中子星质量、半径、形变及转动惯量的影响。
2025-09-07 astro-ph.HE gr-qc
Observational evidences for spinning black holes: A proof of general relativity for spacetime around rotating black holes
自从克尔在1963年提出理论以来，直到几年前，从观测数据确定黑洞的自旋才受到很少的关注。这背后的主要原因是没有足够的数据和缺乏适当的技术。在这篇文章中，我们探讨确定/预测的旋转几个黑洞的X射线双星和星系的中心，使用X射线和伽马射线卫星数据。对于X射线双星，为了解释观测到的准周期振荡，我们的模型预测了潜在的黑洞的自旋参数。另一方面，通过对BL Lac和平谱射电类星体系统总光度的研究，预测了BL Lac和平谱射电类星体中黑洞自旋参数的性质。这里考虑的所有源都表现出旋转黑洞的特征，这证实了Kerr度规的自然存在。
2012-11-13 astro-ph.CO 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
Static and slowly rotating neutron stars in scalar-tensor theory with self-interacting massive scalar field
双星脉冲星观测和引力波探测严重限制了无质量标量场的标量-张量理论，只允许与广义相对论有很小的偏差。然而，如果我们考虑一个非零质量的标量场，则允许与观测值一致的参数值与广义相对论有显著的偏差。本文推广了这一思想，研究了势中含有自相互作用项的质量场标量张量理论。附加项抑制了中子星模型中的标量场以及标量场的质量效应，但对于与观测结果一致的参数值，仍然可以观察到与纯GR的大偏差。
2018-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Twisted light, a new tool for General Relativity and beyond
我们描述并提出了第一个观测证据，即光在旋转的黑洞附近传播是扭曲的相位，并携带轨道角动量。这种物理观测的新用途，作为一个额外的工具，以前已知的引力透镜技术，使我们能够直接测量，第一次，自旋参数的黑洞。利用轨道角动量中编码的附加信息，我们不仅可以揭示致密物体的实际旋转，而且还可以将旋转黑洞作为探针来检验广义相对论。
2021-10-30 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Direct imaging rapidly-rotating non-Kerr black holes
最近，我们中的两个人讨论了不同于广义相对论的引力理论中的非克尔黑洞可能具有拓扑非平凡的事件视界。更准确地说，非旋转和缓慢旋转物体的视界的空间拓扑将是一个2球，就像克尔时空中一样，而它会在自旋参数的临界值以上发生变化。当视界的拓扑结构改变时，黑洞中心奇点就会出现。薄盘的吸积过程有可能使这些黑洞超旋并导致拓扑转变，从而违反弱宇宙审查猜想。如果天体物理学黑洞候选者不是广义相对论预测的黑洞，我们可能有相当独特的机会看到它们的中心区域，在那里经典物理学崩溃，量子引力效应应该出现。即使量子引力区域被证明是非常小的，在普朗克尺度的水平上，它的表观图像的大小也是有限的，并且有可能用未来的设施观测到。
2012-03-30 astro-ph.HE gr-qc
On reversal of centrifugal acceleration in special relativity
广义相对论的基本原理在历史上已经在旋转参考系中的gedanken实验中得到了检验。离心加速度是一个关键问题，至今仍引起很大争议。Machabeli和Rogava（1994）认为，离心加速度在“线上珠”近似下使以相对论速度径向运动的粒子的方向相反。我们证明了这个结果是依赖于标架的，反映了时间的特殊相对论稀释（如de Felice（1995）正确论证的），并且类似于远程观测者所看到的黑洞视界上的运动冻结。它是坐标加速度的反转;没有这样的效果，如由一组定义的观察者测量的，例如，正确和/或共动。相对于静止的旋转观察者，“珠子”的独立于框架的速度增加，并正式达到光柱上的光速。在广义相对论中，离心力在光子圆轨道上确实会反转方向，在史瓦西度规中r= 3 M，如Abramowicz（1990）所论证的。
2009-03-05 astro-ph.HE gr-qc
Slowly Rotating Relativistic Stars in Scalar-Tensor Gravity
考虑在标量-张量引力场中以均匀角速度缓慢旋转的相对论性恒星，研究了这类致密天体的旋转效应。为此，我们导出了描述标张量引力中标架拖曳的二阶微分方程，并进行了数值求解。结果表明，即使在标量张量引力中，总角动量也与角速度成正比。当标量场的宇宙学值为零时，可以观察到转动效应中的自发标量化以及恒星的其它性质。另一方面，如果标量场的宇宙学值不为零，则在很大的耦合常数范围内，都可以看到对广义相对论的偏离。此外，我们还发现，随着质量的增加，对广义相对论的偏离越来越大，这与标量场的宇宙学值无关。因此，通过对与旋转相对论性恒星有关的天文现象的精确观测，人们不仅可以探测强场区域的引力理论，而且可以探测标量场的存在。
2012-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Slowly rotating black holes in alternative theories of gravity
我们提出，在封闭的分析形式，一般静止的，缓慢旋转的黑洞，这是解决一大类替代理论的引力在四维空间。在这些理论中，爱因斯坦-希尔伯特作用量被所有可能的二次代数曲率不变量补充到一个标量场。这个解是作为广义相对论中史瓦西度规的变形而得到的。我们显式地推导出最内层稳定圆轨道和光环处轨道频率的变化。这些结果在将广义相对论与其他理论进行比较时可能很有用，比如通过测量吸积盘中的X射线发射，或者通过恒星围绕超大质量黑洞的运动。当引力波天文学开始生效时，原则上可以对耦合参数进行严格的约束。
2011-10-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Universal I-Q relations for rapidly rotating neutron and strange stars in scalar-tensor theories
研究了标度化中子星的快速自转对归一化转动惯量$\bar{I}$和四极矩$\bar{Q}$之间关系的影响。人们必须回答的问题是，在这个制度下，EOS普适性是否被保留，以及与广义相对论的偏差是什么。我们的结果表明，$\bar{I}-\bar{Q}$关系是几乎EOS独立的标量快速旋转的恒星，但与纯爱因斯坦的理论相比，缓慢旋转的情况下增加的差异。一般来说，较小的标量场耦合参数$β$负值导致较大的偏差，但这些偏差低于未来天体物理观测的预期精度，如果一个人认为$β$的值与当前的观测约束。一个重要的注意是，尽管标量张量理论和广义相对论的归一化$\bar{I}-\bar{Q}$关系非常相似，但两个理论中的非归一化转动惯量和四极矩可能非常不同。这表明，尽管$\bar{I}-\bar{Q}$关系在某些方面可能非常有用，但在区分不同的引力理论时，它们可能无法很好地为我们服务。
2014-08-07 astro-ph.HE gr-qc
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
Rotating Neutron Stars in F(R) Gravity with Axions
研究了核物质GM 1状态方程下，在带有轴子标量场的$R^2$引力场中均匀旋转中子星的平衡位形。给出了某些频率下的质量-半径图、质心能量密度图，并与静态星进行了比较。我们还计算了恒星的赤道半径、极半径和转动惯量。对于轴子场$ϕ$，假设耦合形式为$\sim R^2ϕ$。从我们的考虑中得出了几个有趣的结果。由于耦合项的贡献，给定EoS的最大可能恒星质量增加。与广义相对论相比，我们发现了提高最大旋转频率的可能性。因此，快速旋转恒星的质量下限降低。对于频率为$f=700$ Hz的中子星，质量为$\sim M_\odot$的中子星可以存在于某些参数的选择中（在广义相对论中，对于相同的EoS，这个极限大约是$1.2 M_{\odot}$）。我们的解决方案的另一个特点是相对较小的增加恒星半径的高频率相比，静态的情况下。因此，最终发现一类新的中子星在$R^2$重力与轴子，即快速旋转的致密星与中等质量。
2020-08-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Toroidal oscillations of slowly rotating relativistic star in tensor-vector-scalar theory
在Cowling近似下，用张量-矢量-标量（TeVeS）理论研究了慢转相对论性恒星的环形振荡。结果发现，描述环形振荡的微扰方程与广义相对论（GR）中的微扰方程形式相同。虽然TeVeS中的环形振荡的频率与GR中的环形振荡的频率没有太大的不同，但动量惯性强烈地依赖于引力理论。因此，以高精度观测环形振荡和动量惯性的频率可能揭示强场区域的引力理论。
2010-12-09 astro-ph.HE gr-qc
An introduction to the theory of rotating relativistic stars
这些课堂讲稿旨在介绍广义相对论中的旋转恒星理论。重点放在理论基础上，详细讨论了时空对称性，坐标的选择和爱因斯坦方程的结构方程的推导。旋转恒星的整体性质（质量、角动量、红移、轨道等）也介绍了。
2011-09-20 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
