Crustal lattice pressure as a source of neutron star mountains
Mathematical Sciences and STAG Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学数学科学与STAG研究中心）
研究通过地壳晶格压力解释中子星自转频率分布，提出温度不对称性导致的质量不对称性机制，适用于吸积和孤立中子星。
2026-02-10 astro-ph.HE gr-qc
General-relativistic treatment of tidal $g$-mode resonances in coalescing binaries of neutron stars. I. Theoretical framework and crust breaking
在中子星双星合并的最后阶段，恒星的准正常模可以被潮汐场共振激发。如果由激发模式施加的应变超过地壳可以线性响应的程度，则可能发生局部地壳破坏。在这项工作中，我们重新研究相对论性中子星在最后$\sim$ 10秒内的共振$g$模式激发。我们采用现实的状态方程，通过限制从GW 170817，包括第三阶后牛顿项的守恒轨道运动，并采用2.5后牛顿计划的引力反作用。频率调制的模式，由于潮汐场，洛伦兹力，和（慢）旋转也被认为是调查共振激发$g$模式可实现的最大应变。根据状态方程，分层程度，和恒星磁场，我们发现，某些$g$模式的激发可能能够打破地壳合并前几秒钟。
2021-06-30 gr-qc hep-ph
Crustal failure during binary inspiral
我们提出了第一个完全相对论计算的地壳应变诱导的中子星由一个双同伴在后期的inspiral阶段，采用现实的状态方程的流体核心和固体地壳。我们表明，虽然地壳深部可能会失败，只有不久前合并，有一个很大的弹性应变的变化，与最外层失败相对较早的螺旋。我们讨论的电磁和引力波天文学的结果的意义。
2011-09-23 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
Probing Crust Meltdown in Inspiraling Binary Neutron Stars
由于最近对潮汐形变和半径的测量，中子星的核物质状态方程和结构现在得到了更好的理解。在这里，我们表明，通过共振潮汐激发在一个双inspiral，中子地壳一般经历弹性到塑性的转变，这导致地壳加热，并最终熔化。这一过程可能导致引力波形中的$\sim \mathcal{O}(0.1)$相移。探测地壳熔化的时间和引起的相移将揭示地壳结构，如核壳过渡密度，以前的测量是不敏感的。使用GW 170817数据的直接搜索没有发现该信号，可能是由于有限的信噪比。我们预测这样的信号可能会被先进的LIGO Plus观测到，更有可能被第三代引力波探测器（如爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）观测到。
2020-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Role of the crust on the tidal deformability of a neutron star within a unified treatment of dense matter
Institute of Astronomy and Astrophysics, Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学天文学与天体物理研究所）；LUTH, Observatoire de Paris, PSL Research University, CNRS, Université Paris Diderot, Sorbonne Paris Cité（巴黎天文台宇宙论与天体物理学实验室，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，巴黎第七大学，索邦巴黎西岱大学）
本研究基于核能量密度泛函理论的统一物态方程BSk24，发现中子星壳层会显著降低低质量星的勒夫数$k_2$，且该效应主要源于半径增大而非物态方程，由此可仅用均匀物质物态方程估算实际中子星的$k_2$。
2020-01-29 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Role of crustal physics in the tidal deformation of a neutron star
在螺旋相的晚期，由于双星中子星合并的潮汐变形结构，引力波带有物态方程的印记。如果恒星包含固体壳，那么它们的剪切模量会影响恒星的变形能力，从而改变发射的信号。在这里，我们调查的现实状态方程（EOSs）的地壳物质的效果，与一个现实的模型在一个完全广义相对论框架的剪切模量的恒星地壳。这使我们能够系统地研究流体模型的预期偏差。特别是，我们使用统一的EOS，相对论和非相对论，在我们的计算。我们发现，现实的地球观测系统的地壳造成一个小的修正，$\sim 1\%$，在第二个爱数。这种校正可能会低于LIGO-Virgo观测中预期的统计误差，但与第三代探测器的误差相当。为了完整性，我们还研究了地壳剪切对磁型勒夫数的影响，发现它要小得多。
2019-05-02 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Giant Pulsar Glitches and the Inertia of Neutron-Star Crusts
在具有象征意义的船帆座脉冲星上检测到的巨大脉冲星频率毛刺长期以来一直被认为是中子超流体渗透到中子星内部地壳的表现。然而，最近发现这种超流体被地壳夹带，因此它没有携带足够的角动量来解释巨大的故障。脉冲星定时观测可以在多大程度上与标准的涡旋介导的毛刺理论相协调的研究考虑到目前的不确定性致密物质的属性。为此，采用一系列不同的统一的密度物质状态方程，计算了地壳的转动惯量的毛刺恒星。
2016-05-31 astro-ph.HE gr-qc
The crust of dark-matter admixed neutron stars: bulk properties and torsional oscillations
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
研究暗物质对中子星壳层厚度及扭振振荡谱的影响，发现暗物质分布位于星体内部时壳层变薄，振荡频率升高，并探讨了与电子屏蔽效应的简并性。
2026-06-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
New model of relativistic slowly rotating neutron stars with surface layer \textit{crust}: application to giant \textit{glitches} of Vela Pulsar
通过在缓慢刚性旋转的中子星边缘引入一层物质，从内禀的角度分析了爱因斯坦方程内外解之间必须满足的连接条件。在我们的模型中，核心- \textit{crust}转变压力是描述组态的一个重要参数。作为这种形式主义的应用，我们描述了巨大的\textit{glitches}船帆座脉冲星的过渡压力的变化的结果，发现这些小的变化是兼容的预期温度变化的内地壳在\textit{glitch}时间。
2011-01-17 astro-ph.SR gr-qc
Towards real neutron star seismology: Accounting for elasticity and superfluidity
研究了弹性地壳对超流中子星振荡谱的影响。在两个流体形式主义，我们考虑牛顿恒星模型，包括一个成熟的中子星的相关成分。地核是由超流中子和带电粒子的混合物形成的，而地壳内部则是由超流中子渗透的原子核晶格描述的。我们线性化的泊松和非旋转超流星的守恒方程和研究的弹性，夹带和成分分层的剪切和声学模式的影响。在地核和地壳中，卷吸都是从核子有效质量的最新结果导出的。作为一个本征值问题求解的扰动方程，我们发现，在地壳中的超流中子和它们的大的有效质量的存在可能有显着的影响，对恒星的振荡谱。
2011-05-24 astro-ph.SR gr-qc
Seismology of adolescent neutron stars: Accounting for thermal effects and crust elasticity
我们研究相对论恒星的振荡，结合与内部成分，热梯度和地壳弹性相关的关键物理。我们的目标是开发一种形式主义，这是能够占国家的最先进的理解与这些系统相关的复杂的物理。作为第一步，我们使用现代状态方程建立模型，包括与内部相变相关的成分梯度和密度不连续性（如壳核过渡和μ子首次出现在核心的点）。为了了解振荡谱的性质，我们进行了冷却模拟，以提供恒星在青春期演化时内部温度分布的真实快照。相关的热压力被纳入微扰分析，我们讨论了存在的$g$模式产生的热效应的结果。我们还考虑了由于相变和恒星地壳的逐渐形成以及一组剪切模式的出现而产生的界面模式。
2014-08-20 astro-ph.SR gr-qc
A Two Component Model of the Vela Pulsars with Large Fractional Moment of Inertia of the Crust
我们构造了船帆座脉冲星的二分量分析模型，它能再现质量范围为$M/M_\odot \geq 1.0 - 1.96$的部分地壳转动惯量$I_{\rm crust}/I_{\rm total} \geq 0.074$（其中$I_{\rm crust}$表示地壳转动惯量，$ I_{\rm total}$是恒星的总转动惯量）。模型假定在表面密度$E_a = 2\times 10^{14}\rm g{cm}^{-3}$（如Brecher和Caporaso的\cite{Ref1}）处是自约束的，这产生了核壳边界处的过渡密度$E_b \geq 2.105 \times 10^{14}\rm g{cm}^{-3}$和压力/能量密度比$P_b/E_b \geq 0.00589$。模型的中心密度$E_0$的范围为1.263 - 1.600 $\times 10^{15}\rm g{cm}^{-3}$。总转动惯量$I_{\rm total}$和地壳成分的转动惯量$ I_{\rm crust}$分别在$I_{\rm 45} = $ 0.076 - 2.460和0.0056 - 0.8622的范围内（其中$I_{45}=I/10^{45}\rm g{cm}^2$ .模型的总半径$a$为9.252 - 11.578km，地壳厚度$a_{\rm crust}$为0.234 - 1.551km。模型的地壳质量$M_…
2021-06-04 astro-ph.HE gr-qc
Tidal deformations of neutron stars with elastic crusts
随着引力波探测器首次探测到中子星合并双星，证明考虑中子星的内部结构如何影响它们可以不对称变形的方式是及时的。这种变形可能会在引力波信号上留下可测量的印记，并且可以通过潮汐相互作用或山脉的形成来获得。我们详细的形式主义，描述完全相对论中子星模型与弹性地壳进行静态扰动。这种形式主义为研究中子星变形的各种机制提供了基础。我们提出的正压状态方程和弹性地壳，这使我们能够计算相关的量，如潮汐变形参数的现实模型的结果。我们发现，包含弹性地壳提供了一个非常小的修正潮汐变形。这些结果使我们能够证明在双星螺旋上升期间地壳何时何地开始破裂，我们发现大部分地壳将保持完整，直到合并。
2020-05-12 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Neutron star equilibrium configurations within a fully relativistic theory with strong, weak, electromagnetic, and gravitational interactions
在广义相对论的框架内，我们考虑了强、弱、电磁和引力相互作用，建立了中子星的平衡方程。核相互作用通过西格玛、欧米茄和ρ虚介子的交换来描述。平衡条件由我们最近发展的理论框架给出，该框架基于爱因斯坦-麦克斯韦-爱因斯坦-费米方程以及粒子的广义相对论费米能量的恒定性，“克莱因势”，在整个配置中。在零温度的情况下，并为选定的参数化的核模型的方程数值求解。解决方案导致一个新的结构的恒星：一个带正电的核心在超核密度包围的电子分布厚度$\sim \hbar/(m_e c)$相反的电荷，以及中性地壳在较低的密度。在核的内部有一个深度为$\sim m_πc^2/e$的库仑势阱。在从地核到地壳的过渡过程中，克莱因势的恒定性导致了超临界电场$\sim (m_π/m_e)^2 E_c$的存在，临界场为$E_c=m^2_e c^3/(e \hbar)$。在边界界面中，电子化学势和密度减小，直到值为$μ^{\rm crust}_e < μ^{\rm core}_e$和$ρ_{\rm crust}<ρ_{\rm core}$。对于每一个中心密度，都存在着一整套核壳界面边界，相应地，也存在着一整套质量和厚度不同的壳。具有$ρ_{\rm crust}=ρ_{\rm drip}\sim 4.3\times 10^{11}$ g/cm $^3$的配置将有和没有内壳的中子星分开。本文给出了$ρ_{\rm crust}=ρ_…
2012-02-29 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
Modeling Neutron Star Oscillations in a Fixed General Relativistic Background Including Solid Crust Dynamics
对中子星合并产生的引力波信号的测量使科学家能够了解中子星的内部以及致密核物质的性质。中子星合并的研究通常是用计算流体动力学程序进行的，大多数是欧拉的，但也有拉格朗日公式，如光滑粒子流体动力学（SPH）。代码包括我们最好的知识，核物质的形式，状态方程以及影响的广义相对论（GR）。然而，中子星的一个重要方面通常被忽视：其地壳的固体性质。地壳中的固体物质是自然界中已知的最坚固的物质，可能会导致许多尚未在动力学模拟中研究的可能观测效果。地壳可以改变中子星在合并过程中的变形方式，在引力波信号中留下印记。它甚至可能在螺旋上升过程中破碎，产生潜在的可观测电磁信号。在这里，我们提出了第一个研究中子星的动力学行为与固体地壳和固定GR背景与FleCSPH。FleCSPH是洛斯阿拉莫斯国家实验室开发的通用SPH代码。它通过快速多极方法提供了一种有效的引力相互作用算法，与已实现的核物质状态方程一起，使其适合于天体物理学应用。固体材料动力学通过具有最大应变断裂的理想弹塑性模型来描述。尽管它的简单，该模型再现的应力-应变曲线的地壳物质提取的微观物理模拟非常好。我们目前的第一个测试，我们的实施通过模拟中子星振荡，并给出了我们的研究固体地壳的动力学行为的展望中子星合并事件。
2021-07-15 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Probing phase transition in neutron stars via the crust-core interfacial mode
本研究利用广义相对论背景下的牛顿流体微扰理论，探究两类中子星内部一阶相变对壳-核界面模的影响，发现近界面相变可显著改变界面模频率，为通过引力波探测中子星相变提供新方法。
2022-11-21 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Torsional oscillations of neutron stars in scalar-tensor theory of gravity
本文在相对论Cowling近似下，用标量-张量引力理论研究了中子星的扭转振荡。我们采用真实的中子星核壳状态方程，计算了无扰动的中子星模型。对于允许自发标量化的标量-张量理论，地壳厚度可以比广义相对论小得多。我们推导了描述扭转振动的标量-张量理论的微扰方程，并求解了相应的本征值问题，得到了扭转振动的频率。对于标度化恒星模型，基模（泛音）频率变得比广义相对论中的小（大）。如果微物理效应不因标量化等强重力效应而退化，则扭振频率可提供地壳微物理的信息。为了解决这个问题，我们考虑两种不同的模型的状态方程的地壳，我们看看电子屏蔽的影响。扭转振荡频率的标量化的影响原来是小于微观物理的不确定性，所有的自发标量化模型允许的二元脉冲星观测。我们的研究表明，无论是否发生自发标度化，巨大耀斑后的准周期振荡（QPO）观测都可以用来约束中子星壳的微观物理。
2014-10-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
