中子星核心的新物质形态

中子星的诸多极端性质始终吸引着人们的目光,它高密度下的物态,内部物质组分等问题一直困扰着天体物理和核物理的研究者们。但也正因此中子星给了我们一个探索基础物理的“宇宙实验室”。

在中子星极高密度的内部核心区域,或许存在着诸多普通条件下无法稳定存在的粒子,核子的激发态Δ共振态就是一例。该粒子的存在将直接影响中子星物质的状态方程,其对星体半径和质量的影响是天文观测中的观测量。因此我们可以通过天文学上的信息来限制Δ共振态存在的可能性。这对天文亦或核物理研究都大有裨益。

相对论平均场(RMF)模型在原子核理论中的应用取得了极大的成功,我们在此基础之上引入更多自洽性条件,扩展了密度依赖的相对论Hartree-Fock(DDRHF)模型,并用它计算了包含Δ共振态的中子星物质状态方程。最终结果对参数的依赖性较弱,并能给出合理的最大质量。我们最终得到的中子星最大质量在2.14 Msun -2.24Msun的范围,符合目前已知的最大质量中子星的限制。这也说明,在我们的模型中,Δ共振态是完全可能稳定存在于中子星的内部。

该工作第一作者为朱镇宇(导师:李昂),相关成果发表在国际物理权威期刊Physical Review C上,合作者有南开大学胡金牛副教授和日本会津大学Sagawa教授。

详见:

Phys. Rev. C 94, 045803 (2016)

Δ(1232) effects in density-dependent relativistic Hartree-Fock theory and neutron stars

Zhen-Yu Zhu, Ang Li*, Jin-Niu Hu, Hiroyuki Sagawa

arxiv.org/abs/1607.04007

                       (左图)中子星示意图         (右图)中子星内部结构示意图          (图片均来自网络)