Астрофизики создали новый ансамбль уравнений состояния для моделирования нейтронных звёзд
Группа астрофизиков представила новый набор уравнений состояния для численного моделирования слияний нейтронных звёзд и коллапса ядер массивных звёзд. Работа размещена на arXiv и основана на данных многоволновой астрономии и современной ядерной теории.
Уравнения состояния описывают поведение материи при экстремальных плотностях, характерных для нейтронных звёзд. Авторы использовали упрощённый функционал Скирма, который дополнили описанием сверхнасыщенных плотностей через скорость звука в наборе опорных точек.
Модели согласованы с ограничениями из киральной эффективной теории поля, пертурбативной квантовой хромодинамики, сигналом гравитационных волн GW170817, полным набором измерений массы и радиуса от телескопа NICER, а также с измерением массы радиопульсара J0348 по эффекту Шапиро.
Из каталога, содержащего 5,2 миллиона уравнений состояния, авторы отобрали ранжированный ансамбль из 12 моделей. Каждая из них по отдельности допустима по данным наблюдений, а вместе они охватывают разброс параметров нейтронных звёзд. Для всех моделей сгенерированы таблицы с конечными температурами с помощью кода SROEOS, включая варианты с разными эффективными массами нуклонов.
Полученные оценки ключевых характеристик нейтронных звёзд составили: радиус звезды в 1,4 массы Солнца — 11,8 километра, деформируемость — 334, максимальная масса — 2,18 массы Солнца. Это медианы с 90-процентными доверительными интервалами.
Авторы намерены сделать все таблицы публично доступными после выхода публикации. Это позволит другим исследовательским группам использовать новые уравнения состояния в симуляциях слияний нейтронных звёзд и сверхновых, что повысит точность астрофизических моделей.
