Skip to main content
SUPERVISOR
Hamidreza Moshfegh,Zafarollah Kalantari
حمیدرضا مشفق (استاد مشاور) سیدظفراله کلانتری (استاد راهنما)
 
STUDENT
Rashid Riahi
رشید ریاحی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1392

TITLE

Study of the Effect of Different Equation of States on Investigation of the Rotating Neutron Stars
In the framework of relativistic mean-field interaction, we build the equilibrium sequences of rotating neutron stars, by using four density-dependent equations of state of neutron star matter and solving Einstein field equations. In order to solve these equations, we use the public LORENE library. This code has being developed based on the multi-domain spectral method. The equilibrium sequences are constructed for the observed rotation frequencies, i.e. 25 Hz, 317 Hz, 716 Hz and 1122 Hz. In each model, the bounds of sequences, the secular axisymmetric instability, static and Keplerian sequences are presented. Considering this stability region, we calculate the gravitational mass, equatorial radius, polar, forward and backward red shifts, Kerr parameter, eccentricity, moment of inertia and compactness of star, and determine the allowable range of these quantities for each model. We obtain the range of mass for J1748-2446ad and XTE J1739-285, 0.68 -2.14and 1.67 -2.24 , respectively. One of the remarkable results is, in all models, the extremum of Kerr parameter, polar, forward and backward red shifts reach constant values,,and . We investigate the Keplerian (mass-shedding) sequence of rotating neutron stars. Twelve different equations of state are used to describe the nuclear structure. We find four fitting relations which connect the rotating frequency, mass and radius of stars in the mass-shedding limit to the mass and radius of stars in the static sequence. We show the breakdown of approximate relation for the Keplerian frequency derived by Lattimer and Prakash [Science, 304 , 536, (2004)] and then we present a new, EOS-independent and more accurate relation. This relation fits the Keplerian frequency of rotating neutron stars to about 2% for a large range of the compactnessof the reference non-rotating neutron star, namely the static star with the same central density as the rotating one. The performance of the fitting formula is close to 4% for(). We present additional EOS-independent relations for the Keplerian sequence including relations forandin terms ofand , respectively, one ofas a function ofand, and a relation between the,and . These new fitting relations are approximately EOS-independent with an error in the worst case of $8\\%$. The universality of the Keplerian sequence properties presented here add to the set of other neutron star universal relations in the literature such as the I -Love- Q relation, the gravitational binding energy and the energy, angular momentum and radius of the last circular orbit of a test-particle around rotating neutron stars. This set of universal, analytic formulas, facilitate the inclusion of general relativistic effects in the description of relativistic astrophysical systems involving fast rotating neutron stars.
در چارچوب میدان-میانگین نسبیتی و با استفاده از چهار معادله حالت وابسته به چگالی برای ماده هسته‌ای ستاره نوترونی و حل عددی معادلات میدان اینشتین، دنباله‌های تعادلی ستاره‌های نوترونی چرخان را به‌دست آورده‌ایم. به‌منظور حل معادلات میدان اینشتین از کد عمومی LORENE استفاده کرده‌ایم که این کد براساس روش طیفی دامنه چندگانه توسعه یافته است. دنباله‌های تعادلی برای چهار فرکانس مشاهده شده یعنی Hz25، Hz317، Hz716 و Hz1122 محاسبه شده‌اند. برای هر مدل، مرز این دنباله‌ها مشخص شده است. این مرزها دنباله ناپایداری متقارن محوری مزمن، دنباله غیرچرخان و دنباله کپلرین هستند که به وسیله آنها ناحیه تعادل ستاره مشخص می‌شود. با در نظر گرفتن این ناحیه تعادل جرم گرانشی، شعاع استوایی، جابجایی قرمز قطبی، رو به جلو و رو به عقب، پارامتر کر، خروج از مرکز، گشتاور لختی و تراکم‌پذیری ستاره محاسبه شده‌ و در نهایت محدوده قابل قبول برای این کمیت‌ها مشخص شده است. برای ستاره‌هایad2446-1748J و 285-1739XTE J محدوده جرم به‌ترتیب 14/2- 68/0 و 24/2- 67/1 به‌دست آمده است. یکی از نتایج قابل توجه این است که، برای تمام مدل‌ها، مقادیر فرینه پارامتر کر، جابجایی قرمز قطبی، رو به جلو و رو به عقب به مقادیر ثابت یکسانی می‌رسند. این مقادیر، ، وبه‌دست آمده‌اند. در ادامه دنباله کپلرین (رها شدن جرم) را مورد بررسی قرار داده و با استفاده از دوازده معادله حالت با ویژگی‌های مختلف، روابطی میان فرکانس، جرم و شعاع ستاره در حد رهاشدن جرم و جرم و شعاع ستاره غیرچرخان ارائه کرده‌ایم. نشان داده‌ایم رابطه‌ای که توسط لتیمر و پراکاش [Science, 304 ,536, (2004)] ارائه شده دارای خطای قابل توجهی است و سپس یک رابطه جدید مستقل از معادله حالت ارائه داده‌ایم. این رابطه ارتباط میان فرکانس کپلرین و تراکم‌پذیری ستاره غیرچرخان مرجع، یعنی ستاره‌ای با همان چگالی مرکزی را نشان می‌دهد. خطای تقریب نتیجه محاسبات عددی با این رابطه حداکثر %4 است. در ادامه نیز روابط مستقل از معادله حالت دیگری برای کمیت‌های و برحسب و همچنین یک رابطه برایبه‌صورت تابعی ازوو یک رابطه میان کمیت‌های،وارائه داده‌ایم که خطای این تقریب‌ها حداکثر %8 است. این ویژگی‌های جهانی دنباله کپلرین ارائه شده در این مطالعه به همراه مجموعه‌ای از روابط جهانی ارائه شده در مطالعات مختلف، در به‌کارگیری اثرات نسبیت عام به‌منظور توصیف سیستم‌های نسبیتی اخترفیزیکی مانند ستاره‌های نوترونی چرخان، به ما کمک می‌کنند.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی