广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2014年11月27日
]
标题: 相对论自引力玻色-爱因斯坦凝聚体和具有刚性状态方程的冷重子
标题: Relativistic self-gravitating Bose-Einstein condensates and cold baryons with a stiff equation of state
摘要: 由于其超流体性质,一些致密的天体物理对象(例如中子星)可能以玻色-爱因斯坦凝聚态(BEC)的形式包含其物质的重要部分。 我们考虑了一个部分相对论性的自引力BEC模型,在该模型中,压力与静止质量密度之间的关系被假设为二次关系(类似于经典BEC的情况),但在能量密度与静止质量密度之间的关系中考虑了压力效应。 在高密度下,我们得到一个刚性状态方程,类似于Zel'dovich(1961年)在重子星背景下所考虑的刚性状态方程,其中重子通过矢量介子场相互作用。 我们利用Tooper(1965年)的形式主义确定由这个状态方程描述的一般相对论BEC恒星的最大质量。 这个最大质量略大于Chavanis和Harko(2012年)使用完全相对论模型获得的最大质量。 我们还考虑暗物质是由BEC组成的可能性,并将BEC的部分相对论模型应用于宇宙学。 在这个模型中,我们表明宇宙经历了一种刚性物质阶段,随后是一个尘埃物质阶段,最后是一个暗能量阶段(相当于宇宙常数)。 Zel'dovich(1972年)模型也得到了相同的演化过程,该模型假定最初,在宇宙奇点附近,宇宙充满冷重子。 有趣的是,在这种情况下,Friedmann方程可以解析求解,并提供了一个简单的$\Lambda$CDM模型的推广。 然而,我们指出了部分相对论性BEC模型的局限性,并展示了需要一个完全相对论性的模型。
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