f-mode频率随中子星质量变化关系

p-mode频率随中子星质量变化关系

g-mode频率随中子星质量变化关系

南湖新闻网讯（通讯员 高畅）近日，我校理学院魏薇教授与美国加州州立大学长滩分校的团队合作在揭秘中子星内是否存在夸克物质方面取得进展，相关成果以“Lifting the Veil on Quark Matter in Compact Stars with Core g-mode Oscillations”为题发表在国际天文学期刊The Astrophysical Journal。研究揭示了中子星内部夸克物质的出现会引起星体内部g-mode振荡频率的明显变化，提示未来寻找中子星内部夸克物质信号的可能途径，为寻找中子星内夸克物质的观测指针具有重要意义。

作为宇宙中最致密的天体之一，中子星是高能天体物理领域重要的研究对象，研究中子星有助于人类了解极端密度下的物质状态。在高密高压的中子星内部，可能发生一系列的极端物理过程，例如中子、质子物质退禁闭为夸克物质的相变过程，而寻找中子星内的夸克物质信号是中子星研究的重要目标之一，但是到目前为止，研究者们还没有确定性证据表明中子星内出现夸克物质等物态。

通常认为，通过中子星的质量-半径关系发生明显变化是判断中子星内部是否出现夸克物质的重要信号。但近年来不少研究都指出，夸克物质可能在中子星内出现伪装，即含有夸克物质的中子星，特别是夸克以夸克-核子混合相出现的中子星，其在质量半径关系上可与纯中子星完全一样。因此质量半径关系在判断中子星内是否有夸克物质中出现困难。本文通过研究含夸克物质中子星内的各种振荡模式的情况，发现夸克物质的出现将引起中子星g-mode振荡频率明显上升，这为探测中子星内部夸克物质信号提供了新的思路。

论文采用Gibbs相变构造含夸克-中子混合相的中子星模型，通过计算Cowling近似下的星体流体方程，数值给出f-mode、p-mode和g-mode频率随中子星质量的变化情况，发现f-mode和p-mode频率不会因为夸克物质出现而发生明显变化，而g-mode频率却会因为夸克物质出现而发生显著提升。

随着前年美国激光干涉引力波天文台和欧洲处女座引力波探测器宣布首次探测到来自双中子星并合的新型引力波信号，通过引力波信号探索中子星内部物态成为新的研究重点。文章进一步提出，g-mode振荡频率恰好在现有引力波探测器灵敏范围内，如果g-mode振荡与双星并合过程形成共振，将在可能在双中子星并合引发的引力波辐射信号中留下观测印记，成为探测中子星内部夸克物质信号的有利证据。

我校理学院物理系魏薇教授为论文第一作者，我校为第一完成单位，研究受国家自然科学基金青年项目的支持。

审核人：魏薇

论文链接：https://doi.org/10.3847/1538-4357/abbe02