華中農業大學理學院魏薇教授在中子星內部結構與夸克物質信號研究方面獲得進展，相關成果以「Lifting the Veil on Quark Matter in Compact Stars with Core g-mode Oscillations」為題發表在國際天文學期刊The Astrophysical Journal。
f-mode頻率隨中子星質量變化關係
p-mode頻率隨中子星質量變化關係
g-mode頻率隨中子星質量變化關係
南湖新聞網訊（通訊員 高暢）近日，我校理學院魏薇教授與美國加州州立大學長灘分校的團隊合作在揭秘中子星內是否存在夸克物質方面取得進展，相關成果以「Lifting the Veil on Quark Matter in Compact Stars with Core g-mode Oscillations」為題發表在國際天文學期刊The Astrophysical Journal。研究揭示了中子星內部夸克物質的出現會引起星體內部g-mode振蕩頻率的明顯變化，提示未來尋找中子星內部夸克物質信號的可能途徑，為尋找中子星內夸克物質的觀測指針具有重要意義。
作為宇宙中最緻密的天體之一，中子星是高能天體物理領域重要的研究對象，研究中子星有助於人類了解極端密度下的物質狀態。在高密高壓的中子星內部，可能發生一系列的極端物理過程，例如中子、質子物質退禁閉為夸克物質的相變過程，而尋找中子星內的夸克物質信號是中子星研究的重要目標之一，但是到目前為止，研究者們還沒有確定性證據表明中子星內出現夸克物質等物態。
通常認為，通過中子星的質量-半徑關係發生明顯變化是判斷中子星內部是否出現夸克物質的重要信號。但近年來不少研究都指出，夸克物質可能在中子星內出現偽裝，即含有夸克物質的中子星，特別是夸克以夸克-核子混合相出現的中子星，其在質量半徑關係上可與純中子星完全一樣。因此質量半徑關係在判斷中子星內是否有夸克物質中出現困難。本文通過研究含夸克物質中子星內的各種振蕩模式的情況，發現夸克物質的出現將引起中子星g-mode振蕩頻率明顯上升，這為探測中子星內部夸克物質信號提供了新的思路。
論文採用Gibbs相變構造含夸克-中子混合相的中子星模型，通過計算Cowling近似下的星體流體方程，數值給出f-mode、p-mode和g-mode頻率隨中子星質量的變化情況，發現f-mode和p-mode頻率不會因為夸克物質出現而發生明顯變化，而g-mode頻率卻會因為夸克物質出現而發生顯著提升。
隨著前年美國雷射幹涉引力波天文臺和歐洲處女座引力波探測器宣布首次探測到來自雙中子星併合的新型引力波信號，通過引力波信號探索中子星內部物態成為新的研究重點。文章進一步提出，g-mode振蕩頻率恰好在現有引力波探測器靈敏範圍內，如果g-mode振蕩與雙星併合過程形成共振，將在可能在雙中子星併合引發的引力波輻射信號中留下觀測印記，成為探測中子星內部夸克物質信號的有利證據。
我校理學院物理系魏薇教授為論文第一作者，我校為第一完成單位，研究受國家自然科學基金青年項目的支持。
來源：華中農業大學 理學院