基于相对论平均场理论的大质量原生中子星性质的研究

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中子星是大质量恒星演化到末期,由于引力塌缩效应导致超新星爆发后残留核心形成的致密天体。中子星提供了远超过现有地球实验室所能达到的极端的密度、温度、磁场等物理条件,对了解物质结构层次有极其重要的作用,一直是天体物理、粒子物理和核物理等学科研究的重要对象和热点。特别是最近天文观测发现了2倍太阳质量的中子星,进一步推动了对中子星物质性质的深入研究。大质量中子星原生星的物质状态和性质不仅对中子星的形成和演化具有至关重要的影响,也对超新星爆发过程的模拟计算具有基本作用。本论文基于相对论平均场理论,对大质量原生中子星性质进行研究,主要完成了如下工作。  首先对大质量中子星PSR J0348+0432的原生星性质进行了计算分析。选择相对论平均场理论中的合理参数组(核子耦合参数,超子耦合参数)描述了大质量中子星PSRJ0348+0432观测性质。将这些参数外推来描述PSR J0348+0432的原生星性质,得到了PSR J0348+0432的原生星的粒子组成、内部温度分布、状态方程和质量半径关系。结果发现原生星内部更容易出现超子,而且超子的出现降低了原生星内部的温度,软化状态方程,从而降低原生星的质量。  第二、考虑引力修正效应对星体的影响,引进弱相互作用光矢U玻色子,讨论U玻色子对大质量中子星原生星的影响。发现U玻色子对压强和能量密度具有不同影响。在低密度处对压强的影响要比在高密度处明显,在高密度处对能量密度的影响比在低密度处明显。U玻色子会增大原生中子星的质量和半径,也会增大中子星原生星的转动惯量,同时减小引力红移效应。  第三、计算分析熵效应对大质量中子星原生星性质的影响。对热密中子星物质,选取每重子熵从S=0到S=3变化,研究熵对大质量中子星PSR J1614-2230和PSRJ0348+0432前身星性质的影响。研究发现,熵使得状态方程变硬,熵值越大状态方程越硬,且熵对能量密度的影响和对压强的影响明显不同。熵会增加原生中子星的最大质量和半径,熵越大,对应的最大质量和半径越大。中子星原生星的转动惯量也随着熵的增加而增加;引力红移随着熵的增加而减小;温度将随着熵值的增加而增大。  这些结果对中子星物理的理论研究具有重要参考价值。
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