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Artistic impression of the Double Pulsar system. Credit: Michael Kramer/MPIfR.
PSR J0737-3039A/B是首个被发现的脉冲双星系统,其轨道周期只有2.4小时,因而相对论效应显著。通过对该系统脉冲到达时间(TOA)的观测,可以得到表征该系统相对论性轨道运动的后开普勒参数。对后开普勒参数的拟合可以精确测定A、B两颗星的质量。长时间的TOA数据使得人们能将相对论的自旋-轨道耦合(Lense-Thirring效应)从总的轨道相对论效应中分离出来,以此可测得脉冲星的转动惯量。相关模拟研究表明,到2030年,基于射电望远镜对A星转动惯量的测量误差有望降至约10%。
在本项研究中我们拓展了之前的工作(https://astro.xmu.edu.cn/info/1050/2443.htm,https://astro.xmu.edu.cn/info/1050/2036.htm),利用两个引力波事件(GW170817和GW190425)和NICER观测对两颗脉冲星(PSR J0030+0451和PSR J0740+6620)质量半径的测量对混杂星和夸克星状态方程(EOS)给出的限制,计算了如果A星是混杂星和夸克星情况下的转动惯量,作为相关纯中子星结果的补充和对比。进一步,我们研究了未来可能的10%精度的转动惯量测量会对中子星状态方程(EOS)、内部结构和微观物理带来什么样的新认识。最后,我们比较了中子星/混杂星结果与夸克星相关结果的区别,提出未来也许能结合脉冲星的半径和转动惯量的测量来区分夸克星和中子星/混杂星。(注:混杂星指内部有退禁闭夸克的中子星)。
图 混杂星和夸克星在半径-转动惯量图上分为两支。混杂星EOS采用强子相+常声速(CSS)夸克核模型,计算中我们取两种强子相(QMF和DD2)为代表。图中方形和圆形符号代表QMF和DD2对应的纯中子星的结果。
该工作以“On the moment of inertia of PSR J0737-3039 A from LIGO/Virgo and NICER”为题,发表在MNRAS(Miao et al. 2022, MNRAS, 515, 5071)。论文第一作者为厦门大学天文学系博士生缪志强,通讯作者为李昂教授,合作者是中国科学技术大学戴子高教授。得到科技部SKA专项、国家自然科学基金、中国载人航天工程巡天空间望远镜专项及厦门市青年创新基金项目的支持。
文章链接:https://doi.org/10.1093/mnras/stac2015
预印本链接:https://arxiv.org/abs/2107.07979
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