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万博体育app官网平台童辉及其合作者在《The Astrophysical Journal》发文展示了核物质与中子星研究的新进展
 

万博体育app官网平台童辉及其合作者在国际主流天文学术期刊《The Astrophysical Journal》(JCR Q1)上发表论文“Nuclear Matter and Neutron Stars from Relativistic Brueckner–Hartree–Fock Theory”,该论文从真实的核子-核子相互作用出发,利用相对论第一性原理计算研究了核物质与中子星的性质。

中子星是宇宙中最为致密的天体之一,其中心密度可以达到核物质饱和密度的5-10倍。中子星性质的天文观测对于理解致密核物质状态方程(EOS)至关重要。理论上,已有许多不同的核多体理论方法被用于研究EOS。其中,基于真实核子-核子相互作用的相对论Brueckner-Hartree-Fock (RBHF)理论可以在不包含三体力的情况下,给出对称核物质经验饱和特性的满意描述。然而,由于RBHF理论计算的复杂性,存在不同的提取单粒子势的方法,包括仅考虑Dirac空间中正能态的动量无关近似方法、投影方法以及最近发展的完备Dirac空间的RBHF理论。完备Dirac空间的RBHF理论解决了近30年其他近似方法对单粒子势同位旋依赖性的争论。本文利用最新的RBHF理论研究了核物质与中子星的性质。研究表明,中子星在密度= 0.43 fm−3时将发生直接URCA过程,此时质子分数= 0.13。1.4倍太阳质量中子星的半径和潮汐形变分别为11.97 km和376。与仅考虑Dirac空间中正能态的近似方法相比,完备Dirac空间的RBHF理论预言了更软的核物质对称能,更符合双中子星并合引力波信号的天文观测约束。

图1. RBHF理论给出的中子星潮汐形变随质量的变化,其中红色实线表示完备Dirac空间的结果。引力波事件GW170817给出的约束如图中误差棒所示。

该工作于2022年5月12日发表于学术期刊《The Astrophysical Journal》【The Astrophysical Journal, 930: 137 (2022)】(https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ac65fc)。天津师范大学童辉博士为论文的第一作者,其他合作者还包括重庆大学王锶博博士和南开大学王宸璨博士。

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