相对论平均场理论下包含强超子-超子相互作用的热中子星

在相对论平均场的框架内研究有限温度下包含强超子-超子（YY）相互作用的中子星性质．结果表明，无论是否包含强YY相互作用，中子星物质的性质随温度变化的趋势都是一样的．随着温度升高，超子出现的临界密度会降低，超子丰度也会增加．在低密度和高密度区域，状态方程随着温度的增加而变硬；但在中间密度区域，状态方程随着温度的增加而变软．较高温度的中子星物质将会拥有较大的最大质量．     

超子-超子相互作用强度对热中子星内强子-夸克相变的影响

在RMFT和MIT口袋模型的框架内研究了超子-超子(YY)相互作用强度对中子星物质内强子-夸克相变的影响.研究发现,中子星内强子-夸克相变与YY相互作用强度是有关联的.弱YY相互作用使得中子星内更容易发生强子-夸克相变.强YY相互作用则使得中子星内超子含量增多.温度升高,YY相互作用强度的影响会减弱.     

超子同位旋相互作用对中子星性质的影响

作者从相对论平均场理论出发，考虑到核子、超子和介子的自由度，研究了不同∑超子同位旋相互作用对中子星性质的影响．经计算发现，大的三超子与ρ介子耦合常数对中子星中∑^-超子的出现有抑制作用，当该耦合常数超过1．4时，不会有∑^-出现，同时其它超子(比如∧，虽Е^-等)则在更小的密度下生成．该同位旋耦合常数亦对中子星物质的状态方程有影响，耦合常数越大，状态方程越硬，得到的中子星的最大质量越大．由计算结果得中子星的最大质量为1．3～1．4M⊙(M⊙为太阳质量)，与观测结果基本相符。     

中子星中的超子相

本文一方面采用相对论平均场理论来研究超子Λ、∑和≡对中子星的粒子分布、质量半径关系等方面性质的影响。另一方面,又从弱相互作用理论出发,讨论超子如何改变直接Urca过程的发生范围和中微子发射率,进而研究超子对中子星冷却性质的影响。结果表明,超子对中子星的影响是复杂的、多方面的、且不可忽略的。     

超子排斥势和弱吸引势对中子星性质的影响

从相对论平均场理论出发,研究了不同超子势下,超子耦合常数对中子星性质的影响．对4种不同的超子势进行了计算,计算发现,∑强排斥势和Ξ的弱吸引势都将抑制超子的产生．作者通过对不同超子势的计算得到以下结果：∑排斥势越强,状态方程越硬,其所得中子星的最大质量越大．计算得到中子星的质量为1．32～1．45M⊙（M⊙为太阳质量）,与实际观测基本符合．     

超子对中子星的影响

通过相对论平均场模型以及弱相互作用理论研究∑超子对中子星的影响。结果表明,∑超子对三种介子场均有影响,进而改变了中子星内部的粒子分布、质量——半径关系等。∑超子在冷却方面的效应更加明显,一方面,它们改变电子和肚子的直接Urca过程的发生范围,另一方面也使得中微子发射率大幅降低,因此∑超子可能并不利于中子星冷却。     

核子耦合参数对中子星中超子相的影响

中子星中超子的出现以及超子的比例对中子星的性质具有重要影响,不同的核子相互作用模型如何影响中子星中的超子是一个重要物理问题.从相对论平均场理论出发,选取不同核子耦合参数,计算了中子星中超子的数密度,发现不同类核子耦合参数对中子星中超子出现和中子星向超子星转变的转变密度有不同影响,而且核子相互作用的σ介子势和ω介子势影响显著,而ρ介子势影响较小.这些结果对大质量中子星性质的理论研究具有重要参考价值.     

大质量中子星可包含超子

在相对论平均场理论(RMFT)框架下考虑超子自由度, 用7个参数组计算中子星的质量, 并分析超子耦合常数对中子星最大质量的影响. 结果表明: 对应状态方程（EOS）较硬的3个参数组（NLSH,NL3,NL2）, 中子星的最大质量可达已观测到中子星PSR J0348+0432和PSR J1614-2230及双中子星合并GW170817中给出的质量, 即大质量中子星结构中可包含超子相； 随着超子耦合常数χ的增大, 状态方程变硬, 中子星最大质量增大； 当NLSH参数组的χ≥0.6时, 中子星最大质量均大于2M⊙（M⊙为太阳质量）. 因此, 合理选择状态方程较硬的参数组与较强超子耦合常数可获得大质量中子星.     

超子同位旋相互作用对中子星转动惯量的影响

 利用相对论平均场理论,考虑重子八重态{n,p,Λ, Σ^-, Σ⁰, Σ⁺,Ξ^-,Ξ⁰},研究了超子同位旋相互作用对中子星转动惯量的影响.研究发现:考虑到超子同位旋相互作用,当x_ρ 分别取2,1,2/3时,中子星的转动惯量依次减小,同一中子星质量以及当半径R>13.961km时同一中子星半径所对应的转动惯量也均依次减小;而当半径R<13.961km时,对同一中子星半径所对应的转动惯量来说,x_ρΣ=2/3对应的转动惯量最小,x_ρΣ=2所对应的较大,而x_ρΣ=1 相应的转动惯量最大.     

超子耦合常数对中子星性质的影响

采用相对论平均场理论(RMFT)下的GL85参数组,在考虑超子(Λ,Σ+,Σ0,Σ-,Ξ0,Ξ-)自由度下,研究超子耦合常数的选取对中子星内粒子数密度分布、状态方程及质量-半径关系的影响.结果表明:随着超子耦合常数的增大,超子Σ-的出现密度增大,其他超子(Λ,Σ+,Σ0,Ξ0,Ξ-)的出现密度变小,状态方程变硬,中子星的引力质量变大而半径变小;当超子耦合常数从0.4增大到1.0时,中子星质量从1.36M⊙(M⊙=1.99×1030kg为太阳质量)增大到1.97M⊙,相应的半径由12.1km减小到11.3km.并得到与中子星质量下限(1.4M⊙)对应的超子耦合常数值.     

压缩重子物质：从原子核到脉冲星

尽管物质世界以不熟悉的暗物质、暗能量为主，但自然界的精彩却要归功于相对少量的那些重子物质．日常生活中原子核之间Coulomb排斥有效地阻止它们通过挤压物质而聚合起来，然而天体极端环境时常出人意料：大质量恒星演化至晚期时，其核心引力如此之强以至于其他任何力（当然包括Coulomb排斥）都难以媲美——压缩重子物质就这样在超新星爆发过程中诞生，并表现为观测到的脉冲星．对这类压缩重子物质的研究将不仅加深对强作用基本性质的认识，而且有助于检验引力理论、探测低频引力波、建立精确的时间标准和导航体系，还是我国在建或拟建大型天文望远镜的核心课题．历史上Landau曾推测恒星核心存在巨大的原子核（后来发展成为“中子星”模型），我们经过研究后却认为脉冲星其实是由夸克集团而构成的凝聚体．夸克集团作为超新星爆发形成压缩重子物质的基本单元这一想法十年来并未被观测排除，而且我们还期待未来功能更强大的观测设备检验它．     

Gravitationally redshifted absorption lines in the X-ray burst spectra of a neutron star

The fundamental properties of neutron stars provide a direct test of the equation of state of cold nuclear matter, a relationship between pressure and density that is determined by the physics of the strong interactions between the particles that constitute the star. The most straightforward method of determining these properties is by measuring the gravitational redshift of spectral lines produced in the neutron star photosphere. The equation of state implies a mass-radius relation, while a measurement of the gravitational redshift at the surface of a neutron star provides a direct constraint on the mass-to-radius ratio. Here we report the discovery of significant absorption lines in the spectra of 28 bursts of the low-mass X-ray binary EXO0748-676. We identify the most significant features with the Fe XXVI and XXV n = 2-3 and O VIII n = 1-2 transitions, all with a redshift of z = 0.35, identical within small uncertainties for the respective transitions. For an astrophysically plausible range of masses (M approximately 1.3-2.0 solar masses; refs 2-5), this value is completely consistent with models of neutron stars composed of normal nuclear matter, while it excludes some models in which the neutron stars are made of more exotic matter.     

CFL色超导能隙对混合星性质的影响

用相对论平均场理论(RMFT)描述强子物质, 用MIT口袋模型描述色味锁闭(CFL)色超导夸克物质, 用GL85,GL1和NL3参数组考察CFL色超导能隙（Δ）对混合星性质的影响. 结果表明: 随着Δ的增加, 混合星的最大质量和半径分布在3个区域, 强子星区（Δ<76 MeV）、 中间相变过渡区域（76 MeV≤Δ<160 MeV）与CFL色超导夸克星区（160 MeV≤Δ≤200 MeV）; 随着Δ的增加, 混合星内强子 CFL夸克相变的相变密度变小, 相变区域变窄, 状态方程（EOS）先变软后变硬, 星体的最大质量先减小后增加; GL85和GL1参数组研究 CFL色超导能隙对混合星性质的影响规律一致; NL3参数组在较小能隙（Δ<30 MeV）可获得PSR J1614 2230中子星.     

π介子凝聚对中子星物质的影响

在相对论平均场理论框架下研究了π^-介子凝聚对包括Δ共振态的中子星物质状态方程及其粒子分布的影响. 研究表明, π^-介子凝聚的存在对中子星物质的粒子分布有明显影响, 使Δ^-粒子出现推迟, Δ⁺粒子出现提前. π^-介子凝聚的出现还使中子星物质的状态方程变软. 尽管这种改变很小, 但这种变软的趋势仍具有重要的意义.