تاثیر معادله حالت ماده نوترونی بر توزیع ماده تاریک در ستاره نوترونی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی کامل

نویسنده

هیئت علمی

چکیده

در این مقاله با به کارگیری روش دو- مایعی نسبیتی در ستاره نوترونی مرکب با ماده تاریک به تحقیق پیرامون تاثیر معادله حالت ماده نوترونی بر ساختار هاله تاریک ستاره نوترونی و توزیع ماده تاریک در این ستاره می پردازیم. با استفاده از معادله حالت گاز فرمیونی آزاد به عنوان معادله حالت ماده تاریک، ساختار ستاره نوترونی مرکب با ماده تاریک را در مدلهای مختلف برهمکنشی ماده نوترونی اسکایرم، SLy230a ، SLy230b و SkM*، محاسبه می نماییم. نتایج حاصل نشان می دهد که رابطه جرم- شعاع وابسته به مدل برهمکنشی است. همچنین محاسبات حاضر تایید می نماید که معادله حالت ماده نوترونی بر اندازه کره های ماده تاریک و ماده نوترونی تاثیر دارد. نتایج بیانگر آن است که انتقال به سرخ گرانشی در سطح ستاره وابسته به معادله حالت ماده نوترونی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of neutron matter equation of state on the distribution of dark matter in neutron star

چکیده [English]

In this paper, we investigate the effect of neutron matter equation of state on the structure of halo of dark matter and the distribution of dark matter in neutron star using the relativistic two-fluid formalism in the dark-matter admixed neutron star. Applying the equation of state related to the free fermionic gas as dark matter equation of state, we calculate the structure of dark-matter admixed neutron star within different models of Skyrme interaction for the neutron matter, SLy230a, SLy230b, SkM*. Our results indicate that the mass-radius relation depends on the model of interaction. In addition, our calculations confirm that the neutron matter equation of state affects the size of dark matter and neutron matter cores. The results show that the surface gravitational redshift depends on the neutron matter equation of state.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Neutron star
  • Dark matter
  • Neutron matter equation of state
[1] F. Ozel, T. Guver, D. Psaltis, The mass and radius of the neutron star in EXO 1745–248, The Astrophysical Journal 693 (2009) 1775.

[2] T. Guver, F. Ozel, A. Cabrera-Lavers, P. Wroblewski, The distance, mass, and radius of the neutron star in 4U 1608–52, The Astrophysical Journal 712 (2010) 964.

[3] T. Guver, P. Wroblewski, L. Camarota, F. Ozel, The mass and radius of the neutron star in 4U 1820-30, The Astrophysical Journal 719 (2010) 1807.

[4] F. Sandin, P. Ciarcelluti, Effects of mirror dark matter on neutron stars, Astroparticle Physics 32 (2009) 278.

[5] P. Ciarcelluti, F. Sandin, Have neutron stars a dark matter core, Physics Letters B 695 (2011) 19.

[6] S.C. Leung, M.C. Chu, L.M. Lin, Dark-matter admixed neutron stars, Physical Review D 84 (2011) 107301.

[7] S.-C. Leung, M.-C. Chu, L.-M. Lin, Equilibrium structure and radial oscillations of dark matter admixed neutron stars, Physical Review D 85 (2012) 103528.

[8] A. Li, F. Huang, R.X. Xu, Too massive neutron stars: The role of dark matter, Astroparticle Physics 37 (2012) 70.

[9] Q.F. Xiang, W.Z. Jiang, D.R. Zhang, R.Y. Yang, Effects of fermionic dark matter on properties of neutron stars, Physical Review C 89 (2014) 025803.

[10] Z. Rezaei, Study of dark-matter admixed neutron stars using the equation of state from the rotational curves of galaxies, The Astrophysical Journal 835 (2017) 13.

[11] G. Bertone, M. Fairbairn, Compact stars as dark matter probes, Physical Review D 77 (2008) 043515.

[12] M.A. Perez-Garcia, J. Silk, Dark matter seeding and the kinematics and rotation of neutron stars, Physics Letters B 711 (2012) 6.

[13] J. Fuller, C.D. Ott, Dark matter-induced collapse of neutron stars: a possible link between fast radio bursts and the missing pulsar problem, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters 450 (2015) L71.

[14] J. Barranco, A. Bernal, D. Nunez, Dark matter equation of state from rotational curves of Galaxies, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters 449 (2015) 403.

[15] J.R. Stone, P.G. Reinhard, The Skyrme Interaction in finite nuclei and nuclear matter, Progress in Particle and Nuclear Physics 58 (2007) 587.

[16] T.H.R. Skyrme, The nuclear surface, Philosophical Magazine 1 (1956) 1043.

[17] T.H.R. Skyrme, The effective nuclear potential, Nuclear Physics 9 (1959) 615.

[18] E. Chabanat, P. Bonche, P. Hansel, J. Meyer, R. Schaeffer, Nuclear Physics A 627 (1997) 710.

[19] G. Narain, J. Schaffner-Bielich, I.N. Mishustin, Compact stars made of fermionic dark matter, Physical Review D 74 (2006) 063003.

[20] J.M. Lattimer, M. Prakash, Neutron star observations: Prognosis for equation of state constraints, Physics Reports, 442 (2007) 109.