Sylabus

Stavové rovnice superhusté hmoty
a struktura neutronových, kvarkových
a hybridních hvězd
Martin Urbanec
srpen 2012
•
•
•
•
•
Kód předmětu: UF007
Kredity: 4
Způsob zakončení: Zkouška
Semestr: Letní
Rozsah: 2/1 hod. Přednášek/Cvičení
Součástí předmětu jsou i individuální konzultace věnující se řešení zadaných problémů i projektu. Podmínkou získání zápočtu je odevzdání požadované části domácích úloh. Zkouška probíha formou obhajoby projektu, jež bude posluchačem
odevzdán jako článek v rozsahu cca 10 stran.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Neutronové, kvarkové a hybridní hvězdy. První hypotézy existence neutronových hvězd. Pozorování kandidátů na neutronové hvězdy. Pulsary.
Rovnice hydrostatické rovnováhy. Rovnice hydrostatické rovnováhy v slabém gravitačním poli. Obecně–relativistická rovnice hydrostatické rovnováhy
(TOV rovnice) a její řešení pro konstantní profil hustoty. Limity na kompaktnost neutronových hvězd.
Základní představy stavových rovnic. Stavová rovnice kompletně degenerovaného ideálního n − p − e plynu. Inverzní β−rozpad a β−rovnováha.
Adiabatický index.
Stavové rovnice pro vnější části neutronových hvězd I. Feynmanova
- Metropolisova - Tellerova stavová rovnice. Harrionova - Wheelerova stavová
rovnice.
Stavové rovnice pro vnější části neutronových hvězd II. Baymova Pethickova - Sutherlandova stavová rovnice. Baymova - Betheova - Pethickova
stavová rovnice.
Popis hmoty v jádrech neutronových hvězd. Přehled různých přístupů.
Nukleon–nukleonové interakce. Konkrétní příklady popisu.
Základní vlastnosti jaderné hmoty. Saturační hustota a vlastnosti hmoty
při této hustotě. Symetrická energie a β−rovnováha n − p − e − µ hmoty.
Popis kvarkové hmoty. Hypotéza kvarkové hmoty. MIT Bagový model.
Color flavour locked (CFL) model.
Modely neutronových hvězd. Způsob konstrukce modelů neutronových a
kvarkových hvězd. Řešení TOV rovnice. Výpočty klíčových parametrů (M ,
R, Mb ).
10.
11.
12.
13.
Testy stavových rovnic. Maximální hmotnost neutronových hvězd. Pozorování teplotního záření. Test relace M −Mb založený na modelu vzniku pulsaru
B v systému J 0737–3039. Testy založené na různých ochlazovacích scénářích
(tzv. přímé URCA reakce).
Chování jaderné hmoty za saturační hustoty. Limity na hodnotu ”symmetry energy”a její derivaci za saturační hustoty z laboratorních experimentů
a jejich konfrotace s odhady plynoucími z astronomických pozorování.
Hybridní hvězdy. Srovnání vlastností neutronových, kvarkových a hybridních hvězd.
Modely rotujících neutronových hvězd. Modely pomalu rotujících neutronových hvězd (Hartleova - Thorneova aproximace), klíčové vlastnosti rotujících neutronových hvězd a jejich srovnání s modely rotujících podivných
hvězd. Další přístupy k modelování rotujících kompaktních hvězd (programy
RNS, Lorene).
Reference
[1] Haensel, P., Potekhin, A. Y., and Yakovlev, D. G., 2007,Astrophysics and Space
Science Library, Vol. 326, Neutron Stars 1: Equation of State and Structure
[2] Shapiro, S. L., Teukolsky, S. A., 1983, Black Holes, White Dwarfs and Neutron
Stars, John Wiley Sons
[3] Lattimer, J. and Prakash, M., 2007, Phys. Rep., 442, 109
[4] Klähn, T., Blaschke, D., Typel, S., et al., 2006, Phys. Rev. C, 74, 035802
[5] Steiner, A. W. and Lattimer, J. M. and Brown, E. F., 2010, Astroph. J., 722,
33-54
[6] Hartle, J. B. & Thorne, K. 1968, Astrophys. J., 153, 807–834
[7] Li, B.-A. and Chen, L.-W. and Gearheart, M. and Hooker, J. and Ko, C. M.
and Krastev, P. G. and Lin, W.-K. and Newton, W. G. and Wen, D.-H. and
Xu, C. and Xu, J., 2011, Journal of Physics Conference Series, 312, 4
[8] Steiner, A. W. and Gandolfi, S., 2012, Physical Review Letters, 108, 8