Published April 1, 2021
| Version v1
Publication
Open
Probing Elastic Quark Phases in Hybrid Stars with Radius Measurements
Creators
- 1. Nicolaus Copernicus Astronomical Center
- 2. Polish Academy of Sciences
- 3. Universidade Federal do ABC
- 4. INFN Sezione di Roma I
- 5. Sapienza University of Rome
- 6. University of Warsaw
Description
Abstract The internal composition of neutron stars is currently largely unknown. Due to the possibility of phase transitions in quantum chromodynamics, stars could be hybrid and have quark cores. We investigate some imprints of elastic quark phases (only when perturbed) on the dynamical stability of hybrid stars. We show that they increase the dynamical stability window of hybrid stars in the sense that the onset of instabilities happens at larger central densities than the ones for maximum masses. In particular, when the shear modulus of a crystalline quark phase is taken at face value, the relative radius differences between elastic and perfect-fluid hybrid stars with null radial frequencies (onset of instability) would be up to 1%–2%. Roughly, this would imply a maximum relative radius dispersion (on top of the perfect-fluid predictions) of 2%–4% for stars in a given mass range exclusively due to the elasticity of the quark phase. In the more agnostic approach where the estimates for the quark shear modulus only suggest its possible order of magnitude (due to the many approximations taken in its calculation), the relative radius dispersion uniquely due to a quark phase elasticity might be as large as 5%–10%. Finally, we discuss possible implications of the above dispersion of radii for the constraint of the elasticity of a quark phase with electromagnetic missions such as NICER, eXTP, and ATHENA.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
التركيب الداخلي للنجوم النيوترونية غير معروف حاليًا إلى حد كبير. نظرًا لإمكانية انتقال الطور في الديناميكا اللونية الكمومية، يمكن أن تكون النجوم هجينة ولها نوى كواركية. نقوم بالتحقيق في بعض بصمات أطوار الكوارك المرنة (فقط عندما تكون مضطربة) على الاستقرار الديناميكي للنجوم الهجينة. نظهر أنها تزيد من نافذة الاستقرار الديناميكي للنجوم الهجينة بمعنى أن ظهور عدم الاستقرار يحدث عند كثافات مركزية أكبر من تلك الخاصة بالكتل القصوى. على وجه الخصوص، عندما يتم أخذ معامل القص لمرحلة الكوارك البلورية بالقيمة الاسمية، فإن الاختلافات النسبية في نصف القطر بين النجوم الهجينة المرنة والمثالية السوائل ذات الترددات نصف القطرية الفارغة (بداية عدم الاستقرار) ستصل إلى 1 ٪-2 ٪. وهذا يعني تقريبًا أن الحد الأقصى لتشتت نصف القطر النسبي (بالإضافة إلى تنبؤات السوائل المثالية) هو 2 ٪-4 ٪ للنجوم في نطاق كتلي معين حصريًا بسبب مرونة طور الكوارك. في النهج اللاأدري حيث تشير تقديرات معامل قص الكوارك فقط إلى الترتيب المحتمل لحجمه (بسبب العديد من التقديرات التقريبية المأخوذة في حسابه)، قد يكون تشتت نصف القطر النسبي بشكل فريد بسبب مرونة طور الكوارك كبيرًا بنسبة 5 ٪-10 ٪. أخيرًا، نناقش الآثار المحتملة لتشتت أنصاف الأقطار أعلاه على تقييد مرونة طور الكوارك مع البعثات الكهرومغناطيسية مثل NICER و eXTP و ATHENA.Translated Description (French)
Résumé La composition interne des étoiles à neutrons est actuellement largement inconnue. En raison de la possibilité de transitions de phase en chromodynamique quantique, les étoiles pourraient être hybrides et avoir des noyaux de quarks. Nous étudions certaines empreintes de phases de quarks élastiques (uniquement lorsqu'elles sont perturbées) sur la stabilité dynamique des étoiles hybrides. Nous montrons qu'ils augmentent la fenêtre de stabilité dynamique des étoiles hybrides dans le sens où l'apparition des instabilités se produit à des densités centrales plus grandes que celles des masses maximales. En particulier, lorsque le module de cisaillement d'une phase de quark cristallin est pris à la valeur nominale, les différences de rayon relatives entre les étoiles hybrides élastiques et parfaites-fluides avec des fréquences radiales nulles (début d'instabilité) seraient jusqu'à 1%–2%. En gros, cela impliquerait une dispersion relative maximale du rayon (en plus des prédictions de fluide parfait) de 2%–4% pour les étoiles dans une plage de masse donnée exclusivement en raison de l'élasticité de la phase des quarks. Dans l'approche plus agnostique où les estimations du module de cisaillement du quark ne suggèrent que son ordre de grandeur possible (en raison des nombreuses approximations prises dans son calcul), la dispersion relative du rayon uniquement due à une élasticité de phase du quark pourrait être aussi grande que 5%–10%. Enfin, nous discutons des implications possibles de la dispersion des rayons ci-dessus pour la contrainte de l'élasticité d'une phase quark avec des missions électromagnétiques telles QUE NICER, eXTP et ATHENA.Translated Description (Spanish)
Resumen La composición interna de las estrellas de neutrones es actualmente en gran parte desconocida. Debido a la posibilidad de transiciones de fase en la cromodinámica cuántica, las estrellas podrían ser híbridas y tener núcleos de quarks. Investigamos algunas huellas de fases de quarks elásticos (solo cuando se perturban) en la estabilidad dinámica de las estrellas híbridas. Mostramos que aumentan la ventana de estabilidad dinámica de las estrellas híbridas en el sentido de que el inicio de las inestabilidades ocurre a densidades centrales más grandes que las de las masas máximas. En particular, cuando el módulo de cizallamiento de una fase de quarks cristalinos se toma al valor nominal, las diferencias relativas de radio entre estrellas híbridas elásticas y fluidas perfectas con frecuencias radiales nulas (inicio de inestabilidad) serían de hasta 1%–2%. Aproximadamente, esto implicaría una dispersión máxima del radio relativo (además de las predicciones de fluido perfecto) del 2%-4% para las estrellas en un rango de masa dado debido exclusivamente a la elasticidad de la fase de quarks. En el enfoque más agnóstico, donde las estimaciones para el módulo de corte de quarks solo sugieren su posible orden de magnitud (debido a las muchas aproximaciones tomadas en su cálculo), la dispersión relativa del radio únicamente debido a una elasticidad de fase de quarks podría ser tan grande como 5%–10%. Finalmente, discutimos las posibles implicaciones de la dispersión de radios anterior para la restricción de la elasticidad de una fase de quarks con misiones electromagnéticas como NICER, eXTP y ATHENA.Files
2011.06361.pdf
Files
(456.0 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8cabf159accaa0bbc96726ea8a2d52a4
|
456.0 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- التحقق من أطوار الكوارك المرنة في النجوم الهجينة مع قياسات نصف القطر
- Translated title (French)
- Enquête sur les phases de quarks élastiques dans les étoiles hybrides avec des mesures de rayon
- Translated title (Spanish)
- Sondeo de fases de quarks elásticos en estrellas híbridas con mediciones de radio
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3103528169
- DOI
- 10.3847/1538-4357/abe633
References
- https://openalex.org/W1965197768
- https://openalex.org/W1982350248
- https://openalex.org/W1983907592
- https://openalex.org/W1993688832
- https://openalex.org/W1994870116
- https://openalex.org/W1995777558
- https://openalex.org/W2012309417
- https://openalex.org/W2012430171
- https://openalex.org/W2019367283
- https://openalex.org/W2020176675
- https://openalex.org/W2030236375
- https://openalex.org/W2030489439
- https://openalex.org/W2043211185
- https://openalex.org/W2056583859
- https://openalex.org/W2057910081
- https://openalex.org/W2066471981
- https://openalex.org/W2072032173
- https://openalex.org/W2076752847
- https://openalex.org/W2081762205
- https://openalex.org/W2087750770
- https://openalex.org/W2091719976
- https://openalex.org/W2092350553
- https://openalex.org/W2096487969
- https://openalex.org/W2103740830
- https://openalex.org/W2105216246
- https://openalex.org/W2106332500
- https://openalex.org/W2123127993
- https://openalex.org/W2147534440
- https://openalex.org/W2158293236
- https://openalex.org/W2167572849
- https://openalex.org/W2190402949
- https://openalex.org/W2222022162
- https://openalex.org/W2290284740
- https://openalex.org/W2601940023
- https://openalex.org/W2611548359
- https://openalex.org/W2624520878
- https://openalex.org/W2758413352
- https://openalex.org/W2765081049
- https://openalex.org/W2792912078
- https://openalex.org/W2805726701
- https://openalex.org/W2807309204
- https://openalex.org/W2863451658
- https://openalex.org/W2885879642
- https://openalex.org/W2886698987
- https://openalex.org/W2888357960
- https://openalex.org/W2891199677
- https://openalex.org/W2901328455
- https://openalex.org/W2901443884
- https://openalex.org/W2968188786
- https://openalex.org/W2971849354
- https://openalex.org/W2981844146
- https://openalex.org/W2987593183
- https://openalex.org/W2988168675
- https://openalex.org/W2994806390
- https://openalex.org/W2994873201
- https://openalex.org/W2995674579
- https://openalex.org/W2996041945
- https://openalex.org/W2998945693
- https://openalex.org/W3009690210
- https://openalex.org/W3011302654
- https://openalex.org/W3013616613
- https://openalex.org/W3016277558
- https://openalex.org/W3016464176
- https://openalex.org/W3027697487
- https://openalex.org/W3029071362
- https://openalex.org/W3032892279
- https://openalex.org/W3034867175
- https://openalex.org/W3098554813
- https://openalex.org/W3099340388
- https://openalex.org/W3099392441
- https://openalex.org/W3099651099
- https://openalex.org/W3100149357
- https://openalex.org/W3100266278
- https://openalex.org/W3100369363
- https://openalex.org/W3101410117
- https://openalex.org/W3102424878
- https://openalex.org/W3102775387
- https://openalex.org/W3103442710
- https://openalex.org/W3103454958
- https://openalex.org/W3103474194
- https://openalex.org/W3104191132
- https://openalex.org/W3104504237
- https://openalex.org/W3105173305
- https://openalex.org/W3105376789
- https://openalex.org/W3106105484
- https://openalex.org/W3106110599
- https://openalex.org/W3114526545
- https://openalex.org/W3125392821
- https://openalex.org/W4241394374
- https://openalex.org/W4376542639