ضخامت پوستۀ ستارۀ نوترونی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده فیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود، میدان هفت تیر، شاهرود

2 گروه فیزیک، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار

چکیده
در این مقاله، ساختار پوستۀ ستاره‌های نوترونی در چارچوب یک الگوی هولوگرافی مبتنی بر تناظر پیمانه–گرانش بررسی شد. تمرکز این مطالعه بر توصیف مادۀ هسته‌ای چگال در ناحیۀ گذار بین فاز یکنواخت و خلأ است. هدف اصلی، تحلیل فازهای ناهمگن در قالب آرایش‌های هندسی مختلف در ناحیۀ مخلوط است. برای این منظور، از مدل ویتن–ساکائی–سوگیموتو به ‌عنوان یکی از الگوهای مؤثر QCD در انرژی‌های پایین استفاده می‌شود. با محاسبۀ انرژی آزاد و مقایسۀ پایداری ترمودینامیکی پیکربندی‌های هندسی گوناگون، ناحیۀ ظهور فاز مخلوط و ساختارهای متناظر با آن تعیین می‌شوند. نتایج نشان می‌دهد که ساختارهای میله‌ای در گسترۀ وسیع‌تری از پتانسیل شیمیایی پایدار بوده و سهم مؤثرتری در تعیین ضخامت پوسته دارند. همچنین بررسی وابستگی انرژی آزاد به ضریب کشش سطحی نشان می‌دهد که این پارامتر به‌عنوان یک عامل کنترلی در پایداری فازهای ناهمگن عمل کرده و افزایش آن منجر به کاهش ناحیۀ ترجیح‌داده‌شده برای پیکربندی‌های هندسی می‌شود. این یافته‌ها تصویری منسجم از نقش ساختارهای هندسی در تعیین ویژگی‌های ترمودینامیکی پوستۀ ستاره‌های نوترونی در چارچوب هولوگرافی ارائه می‌دهند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله English

The thickness of the neutron star's shell

نویسندگان English

Mitra Farahbodnia 1
Kazem Bitaghsir Fadafan 1
Ali Asghar Alavi 2
1 Faculty of Physics, Shahrood University of Technology, Shahrood, Iran
2 Physics Faculty, Hakim Sabzevari, Iran
چکیده English

In this paper, the structure of neutron star crusts is investigated within the framework of a holographic model based on the gauge-gravity duality. The focus of this study is the description of dense nuclear matter in the transition region between the uniform phase and the vacuum. A key objective is the analysis of inhomogeneous phases in the form of various geometric configurations in the mixed region. For this purpose, the Witten-Sakai-Sugimoto model is employed as an effective QCD model at low energies. By calculating the free energy and comparing the thermodynamic stability of different geometric configurations, the region in which the mixed phase emerges along with its corresponding structures, is determined. The results indicate that rod-like structures remain stable over a broader range of chemical potentials and play a more significant role in determining the crust thickness. Furthermore, the dependence of free energy on the surface tension coefficient reveals that this parameter acts as a controlling factor in the stability of inhomogeneous phases, and its increase leads to a reduction in the preferred region for geometric configurations. These findings provide a coherent picture of the role of geometric structures in determining the thermodynamic properties of neutron star crusts within the holographic framework.

کلیدواژه‌ها English

Neutron star
Crust
Mixed phase
Witten-Sakai-Sugimoto model
1.       N Chamel and P Haensel, Living Rev. Relativ. 11 (2008) 10.
2.       W G Newton, M Gearheart, J Hooker and B A Li, Astrophys. Space Sci. Libr. 457 (2018) 1.
3.       D G Ravenhall, C J Pethick and J R Wilson, Phys. Rev. Lett. 50 (1983) 2066.
4.       K Oyamatsu, Nucl. Phys. A 561 (1993) 431.
5.       J M Lattimer and M Prakash, arXiv:astro-ph/0405262 (2004).
6.       J M Maldacena, Adv. Theor. Math. Phys. 2 (1988) 231.
7.       S S Gubser, I R Klebanov and A M Polyakov, Phys. Lett. B 428 (1998) 105.
8.       E Witten, Adv. Theor. Math. Phys. 2 (1988) 253.
9.       L Bartolini and S B Gudnason, JHEP 08 (2023) 209.
10.    K. Bitaghsir Fadafan, Iran. J. Phys. Res. 19 (2019) 51.
11.    E Biglar and F Loran, Iran. J. Phys. Res. 5 (2006) 179.
12.    J Casalderrey-Solana, H Liu, D Mateos, K Rajagopal and U A Wiedemann, "Gauge/String Duality, Hot QCD and Heavy Ion Collisions", Cambridge University Press, Cambridge (2014).
13.    K Bitaghsir Fadafan and S Mojarad Laman Jouee, Iran. J. Phys. Res.18 (2008) 190.
14.    N Jokela, M Järvinen and J Remes, JHEP 03 (2019) 041.
15.    M Järvinen, Eur. Phys. J. C 82 (2022) 282.
16.    N Kovensky, A Poole and A Schmitt, Phys. Rev. D 105 (2022) 034022.
17.    K Bitaghsir Fadafan, J Cruz Rojas and N Evans, Phys. Rev. D 101 (2020) 126005.
18.    K Bitaghsir Fadafan, J Cruz Rojas and N Evans, Phys. Rev. D 103 (2021) 026012.
19.    F Kazemian, PhD thesis, Shahrood University of Technology, Shahrood (2020) (in Persian).
20.    M Rozali, H H Shieh, M Van Raamsdonk and J Wu, JHEP 01 (2008) 053.
21.    E Witten, Adv. Theor. Math. Phys. 2 (1998) 505.
22.    T Sakai and S Sugimoto, Prog. Theor. Phys. 113 (2005) 843.
23.    N Kovensky and A Schmitt, SciPost Phys.11 (2021) 029 .
24.    F Preis and A Schmitt, JHEP 07 (2016) 001.
25.    K Bitaghsir Fadafan, F Kazemian and A Schmitt, JHEP 03 (2019) 183.

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 20 مهر 1405

فایل‌های تکمیلی/اضافی

تحت نظارت وف بومی