Improved analytic modeling of neutron star interiors
Improved analytic modeling of neutron star interiors
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改进的中子星内部分析模型
DOI：
10.1103/physrevd.99.124029
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发表时间：
2019
影响因子：
5
通讯作者：
Yagi, Kent
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Jiang, Nan;Yagi, Kent
对中子星的研究非常及时，因为最近探测到了双星中子星GW170817和目前正在运行的国际空间站有效载荷NICER的引力波，该有效载荷旨在确定中子星的半径，精度优于5%。在许多情况下，由于场方程的复杂性和实际状态方程的复杂性，中子星的解是用数值方法构造的。然而，为了将中子星质量和半径等可观测参数与中心密度和压强等内部量联系起来，提供一个准确的中子星内部解析模型将是有用的。对于静态和孤立的中子星，一种这样的解是Tolman VII解，它只有两个参数(例如，质量和半径)，尽管它与数值解的一致性并不完美。我们在Tolman VII解的基础上引入了一个附加参数，使解析密度分布与数值计算的密度分布更接近，从而改进了解析模型。这个附加参数可以用状态方程不敏感的方式用恒星质量、半径和中心密度来拟合。在大多数情况下，我们发现新的模型比原始的Tolman VII解更准确地描述了真实的轮廓，精度是原来的2-5倍。我们的结果是为更真实的中子星在自转或潮汐形变下构造内部解析解的第一步计算。
Studies of neutron stars are extremely timely, given the recent detection of gravitational waves from a binary neutron star merger GW170817 and the International Space Station payload NICER currently in operation that aims to determine radii of neutron stars to a precision better than 5%. In many cases, neutron star solutions are constructed numerically due to the complexity of the field equations with realistic equations of state. However, to relate observables like the neutron star mass and radius to interior quantities like central density and pressure, it would be useful to provide an accurate, analytic modeling of a neutron star interior. One such solution for static and isolated neutron stars is the Tolman VII solution characterized only by two parameters (e.g., mass and radius), though its agreement with numerical solutions is not perfect. We introduce here an improved analytic model based on the Tolman VII solution by introducing an additional parameter to make the analytic density profile agree better with the numerically obtained one. This additional parameter can be fitted in terms of the stellar mass, radius, and central density in an equation of state–insensitive way. In most cases, we find that the new model more accurately describes realistic profiles than the original Tolman VII solution by a factor of 2–5. Our results are first-step calculations towards constructing analytic interior solutions for more realistic neutron stars under rotation or tidal deformation.
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DOI：
10.1086/149001
发表时间：
1967
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
--
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通讯作者：
H. Buchdahl
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