旋转中子星的性质及中子星引力场的能量研究

摘要

该文首先介绍了脉冲星(中子星)的一些观测事实,并简要介绍了根据观测性质对脉冲星的分类以及一些最新的特殊观测现象;对中子星理论研究的历史和现状进行了评述,介绍了中子星的形成、星体的结构以及电磁辐射机制;对中子星的演化、中子星物质组成以及中子星的引力辐射作了简要介绍.在第二、三章里重点研究了旋转中子星的结构和性质.为了对比,首先在第二章介绍了无转动球对称中子星的结构方程和求解无转动中子星性质的方法,接着重点阐述了求解旋转中子星结构的Hartle法,根据该方法,计算了相对论σ-ω模型下转动中子星的各性质参量,包括转动中子星的半径、质量、表面引力红移、转动惯量、回转半径以及开普勒角速度下的极限性质参量.把计算值同观测结果相比较,发现双中子星更象超子星,X-射线双星中的中子星更象传统中子星.同时还发现,在不小于最小观测周期内研究旋转中子星的性质,转动效应较弱,用Hartle的慢转微扰近似法来处理是完全合理的.研究还发现,一组给定的观测值(如质量、周期和半径)可以对物态方程作出很好的选择.通过对Kepler转速下极限性质的计算进一步验证了我们所选择物态方程的合理性.其次,利用Einstein-Tolman表述计算了笛卡儿坐标系下静态中子星引力场的能量密度的解析解,发现由此计算出的引力场能量密度正定,总能量合理;利用相对论σ-ω模型计算了其数值解,数值结果表明对于较大质量的中子星,引力场的能量密度可以和物质场的能量密度相比拟.

目录

文摘

英文文摘

第1章引言

1.1理论预言中子星的存在和观测发现

1.2脉冲星(中子星)的观测

1.3中子星性质的理论研究

1.4中子星的演化

1.5中子星物质的物态方程

1.6中子星的引力辐射与引力场的能量

1.7研究中子星的意义

第2章静态球对称中子星的结构

2.1牛顿理论下的静态球对称星体结构方程

2.2广义相对论下的静态球对称星体结构方程—TOV方程

2.3小结

第3章相对论σ-ω模型下旋转中子星的结构

3.1牛顿理论下旋转星的结构方程

3.2 Hartle慢转近似下转动相对论星的结构方程

3.3物态方程——相对论σ-ω模型

3.4相对论σ-ω模型下转动相对论星性质的数值结果

3.5小结

第4章中子星引力场的能量

4.1引力场能量研究简述

4.2引力场能量的Einstein-Tolman表述

4.3笛卡儿坐标系下静态球对称中子星引力场的能量

4.4静态球对称中子星引力场的能量密度数值解

4.5中子星的振动模式、不稳定性与引力辐射

4.6小结

第5章总结

附录一第4.2节中相关公式的推导

附录二球坐标系下静态球对称中子星引力场的能量密度

附录三利用坐标变换求笛卡儿坐标系下静态球对称度规

附录四 笛卡儿坐标系下Hooi(I=1,2,3)各分量的计算

参考文献

博士期间完成和发表的论文

致谢

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