中子星的结构与物态方程的关系

摘要

在超新星爆发中形成的中子星，其密度高达1015g/(cm)3的量级(核密度ρnucl≈2.8×1014g/(cm)3)。物态方程唯一地决定了中子星的结构以及它们的质量与半径的关系。但是，人们对于核密度以上的物质的物态方程了解得远远不够。在对中子星和初生中子星的物态方程的研究中，人们提出了各种理论来构建物态方程（例如，平均场的方法，液滴模型等方法。）。用这些方法构建的物态方程，得到的是用表格表示的一些数值。本文从球对称中子星的平衡结构方程（Tolman-Oppenheimer-Volkoff方程）出发，用四个有温度参数的表格物态方程（Lattimer-Swesty物态方程，H.Shen物态方程，M.Hempel物态方程，G.Shen物态方程）构建了中子星的平衡结构，讨论了温度对中子星结构和稳定性的影响。
　　表格形式的物态方程，对于我们理解其物理性质是不方便的。Read J.S等人提出了将表格形式的物态方程参数化的方法，他们给出了压强P与静止质量密度ρ的分段多层球的函数关系，即P=Kργ。式中P是压强，ρ是静止质量密度，K和γ在不同的ρ的范围取不同的值。他们证明了这种分段多层球的参数化方法能够精确地描述许多零温情况的表格形式的物态方程。在本论文中，我们将他们的方法推广到非零温情况的表格形式的物态方程。我们用四个表格形式的物态方程（Lattimer-Swesty物态方程，H.Shen物态方程，M.Hempel物态方程，G.Shen物态方程），将它们参数化为两个分段多层球的方程，一个是压强P与静止质量密度ρ和温度T的分段多层球关系，另一个是内能u与静止质量密度ρ和温度T的分段多层球关系。我们用这两种形式（表格形式和参数化形式）的物态方程分别构建了中子星和初生中子星的平衡结构，比较了它们的误差，证明了能够将表格形式的物态方程参数化为分段多层球形式。

目录

摘要

第一章 绪论

§1．1 关于中子星

§1．2 中子星的研究意义

第二章 中子星的物态方程与平衡结构方程

§2．1 引言

§2．2 中子星的物态方程

§2．3 中子星的平衡结构方程

§2．4 中子星质量的上下限

第三章 多层球物态方程构成的中子星平衡结构

§3．1 引言

§3．2 中子星的稳定性

§3．3 多层球物态方程的参数对中子星平衡结构的影响

§3．4 总结

第四章 非零温度物态方程所构建的中子星的平衡结构和性质

§4．1 引言

§4．2 Lattimer-Swesty物态方程构建的中子星平衡结构和性质

§4．3 H．Shen物态方程构建的中子星平衡结构和性质

§4．4 M．Hempel物态方程构建的中子星平衡结构和性质

§4．5 G．Shen物态方程构建的中子星平衡结构和性质

§4．6 温度对中子星平衡结构的影响

§4．7 总结

第五章 参数化物态方程所构建的中子星

§5．1 引言

§5．2 分段多层球的物态方程

§5．3 参数化物态方程构建的中子星的平衡结构

§5．4 总结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间完成的论文

致谢

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