Thermal evolution of compact stars in the Standard Model and beyond

• Applicant: Privatdozent Dr. Armen Sedrakian
• Subject Area: Nuclear and Elementary Particle Physics, Quantum Mechanics, Relativity, Fields ; Astrophysics and Astronomy
• Term: from 2014 to 2018
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 255720619

• Final Report Year: 2018

Final Report Abstract

Wir haben die Kühlungssimulationen, die während des ersten Teils des Projekts durchgeführt wurden, auf die Klasse der axionischen Modelle erweitert, bei denen Elektronen eine nichtverschwindende Kopplung zu den Axionen aufweisen. Die Kühlsimulationen wurden für das DFSZ-Axionmodell durchgeführt. Bei dem Modell hängen die axionischen Peccei-Quinn-Ladungen von Elektronen und Nukleonen nur von einem einzelnen Winkelparameter und einer Axion- Zerfallskonstante ab. Durch Vergleiche von Kühlsimulationen mit den theoretischen Abkühlungskurven von Neutronensternen wurden Einschränkungen hinsichtlich dieser Parametern erhalten. Die Entstehung hyperonischer Freiheitsgrade und deren Einfluss auf die Abkühlung des Neutronensterns wurden untersucht. In Rahmen dieser Untersuchung haben wir die ``Gaps'' in der hyperonischen Materie berechnet. Dabei ist die Rechnung für die Ξ-Materie komplett neu. Wir haben auch als erste die Neutrinoemission, die durch die Brechung von Cooper-Paaren in hyperonischen Kondensaten unter Einbeziehung von Vertex-Korrekturen untersucht. Wir haben systematische Untersuchungen von Variationen im Kühlverhalten von Hyperonsterne als Funktion der Masse des Sterns durchgeführt. Die Struktur von Phasen dichter Materie und ihr Einfluss auf die Gleichgewichte von kompakten Sternen unter Einbeziehung von sequentiellen Phasenübergängen in Quarkmaterie wurden untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass durch den Phasenübergang von der 2SC- zur CFL- farbsupraleitenden Phase von Quarkmaterie ein neuer Zweig kompakter Sterne entstehen kann. Dies bedeutet auch, dass nicht nur Zwillinge, sondern auch Triplettkonfigurationen (Sterne mit gleicher Masse aber mit unterschiedlichen Größen und interner Zusammensetzung) in der Natur existieren können. Unsere Zustandsgleichungen wurden auch gegen die Hypothese getestet, dass das in der Verschmelzung Doppel-Neutronensterne im GW170817-Event mindestens einer der kompakte Sterne ein Hybridstern mit einem Quarkkern ist. Eine Reihe von zusätzlichen Projekten wurde durchgeführt, einschließlich Studien über Paarung und Clusterbildung in dünner Kernmaterie und Transport in heißem, stark korreliertem Plasma nahe der Übergangslinie des chiralen Phasenübergangs.

Publications

• Bulk viscosity of two-flavor quark matter from the Kubo formalism, Phys. Rev. D 96 (Aug., 2017) 034006
  A. Harutyunyan and A. Sedrakian
  
• Compact Stars with Sequential QCD Phase Transitions, Phys. Rev. Lett. 119 (Oct., 2017) 161104
  M. Alford and A. Sedrakian
  
• Composition of Nuclear Matter with Light Clusters and Bose-Einstein Condensation of alpha α Particles, Journal of Low Temperature Physics 189 (Nov., 2017) 133
  X.-H. Wu, S.-B. Wang, A. Sedrakian and G. Röpke
  
• From microphysics to dynamics of magnetars, Journal of Physics Conference Series, vol. 861, p. 012025, 2017
  A. Sedrakian, H. Xu-Guang, M. Sinha and J. W. Clark
  
• Transport coefficients of two-flavor quark matter from the Kubo formalism, Phys. Rev. D 95 (June, 2017) 114021
  A. Harutyunyan, D. H. Rischke and A. Sedrakian
  
• Color superconductivity from the chiral quark-meson model, Physics Letters B 780 (May, 2018) 627
  A. Sedrakian, R.-A. Tripolt and J. Wambach
  
• Cooling of hypernuclear compact stars, MNRAS 475 (Apr., 2018) 4347–4356
  A. R. Raduta, A. Sedrakian and F. Weber
  
• Implications from GW170817 and I-Love-Q relations for relativistic hybrid stars, Phys. Rev. D 97 (Apr., 2018) 084038
  V. Paschalidis, K. Yagi, D. Alvarez-Castillo, D. B. Blaschke and A. Sedrakian