Constraints on neutron stars equation of state using tidal deformability of the GW170817 system
Creators: name: Κανάκης-Πέγιος, Αλκιβιάδης Συμεών
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Αστέρες νετρονίων
Καταστατική εξίσωση
Παλιρροιακή παραμορφωσιμότητα
Neutron stars
Equation of state
Tidal deformability

description: Ο σκοπός αυτής της εργασίας είναι η μελέτη της καταστατικής εξίσωσης των αστέρων νετρονίων, χρησιμοποιώντας περιορισμούς στην παλιρροιακή παραμορφωσιμότητα, οι οποίοι προκύπτουν από την παρατήρηση της συγχώνευσης του διπλού συστήματος αστέρων νετρονίων GW170817. Στο πρώτο τμήμα της εργασίας εισάγεται ο μαθηματικός φορμαλισμός των εξισώσεων TOV και στη συνέχεια επιλύεται υπολογιστικά το σύστημα των εξισώσεων για ένα πλήθος καταστατικών εξισώσεων. Η επίλυση επιτρέπει τον προσδιορισμό της μάζας M και της ακτίνας R ενός αστέρα νετρονίων. Στο δεύτερο τμήμα της εργασίας διατυπώνεται ο μαθηματικός φορμαλισμός των παλιρροιακών παραμέτρων και ακολούθως γίνεται επίλυση του συστήματος των εξισώσεων οδηγώντας στον υπολογισμό του παλιρροιακού αριθμού k2, της παλιρροιακής παραμόρφωσης λ και του μεγέθους yR για κάθε καταστατική εξίσωση. Μελετήσαμε τη συμπεριφορά αυτών των παραμέτρων ως προς την μάζα M, την ακτίνα R και την παράμετρο β (compactness). Στο τρίτο και τελευταίο τμήμα της εργασίας χρησιμοποιήσαμε τις εκτιμήσεις από την ανάλυση του σήματος GW170817 για τις ακτίνες και τις μάζες των αστέρων του διπλού συστήματος, η οποία βασίζεται σε δύο μεθόδους, ούτως ώστε να μελετηθεί η συμπεριφορά των καταστατικών εξισώσεων. Επιπλέον, διατυπώσαμε τον απαραίτητο μαθηματικό φορμαλισμό ώστε να μελετηθούν οι παλιρροιακές παράμετροι για το διπλό σύστημα των αστέρων, ειδικότερα η παράμετρος . Η μελέτη μας επικεντρώθηκε στην διερεύνηση της σχέσης , όπου q είναι ο λόγος των μαζών του συστήματος, υπό την επίδραση μιας σταθερής τιμής για την μάζα . Επιπρόσθετα, κατασκευάσαμε τον χώρο και συγκρίναμε τη συμπεριφορά των καταστατικών εξισώσεων ως προς τα δεδομένα της πιο πρόσφατης ανάλυσης από το LIGO. Βρήκαμε ότι οι πιο πολλές καταστατικές εξισώσεις προβλέπουν τιμές εντός των διαστημάτων εμπιστοσύνης, με εξαίρεση μερικές stiff καταστατικές εξισώσεις οι οποίες βρίσκονται εκτός των ορίων εμπιστοσύνης και επομένως μπορούν να απορριφθούν
description: The purpose of this thesis is the study of neutron stars (NS) equation of state (EOS) using constraints on tidal deformability from the multimessenger observation of the binary neutron star (BNS) inspiral GW170817. In the first part of the study, the mathematical formalism of TOV equations is introduced and then, for a variety of EOS the system is solved numerically. This allows determining the mass M and the radius R of a NS. In the second part, the mathematical formalism of the tidal parameters was established and the numerical integration of the system of equations allowed the determination of the tidal Love number k2, tidal deformability λ and parameter yR, for each EOS. We studied their behavior related to the mass M, the radius R and compactness parameter β. In the third part, we used estimations from GW170817 analysis, based on two methods, on the masses and radii of the component stars, in order to investigate the behavior of the EOSs. Moreover, we established the necessary mathematical formalism in order to study the binary tidal parameters, especially the effective (mass-weighted) tidal deformability . Our study focused on the examination of the relation, where q is the binary’s mass ratio, under the effect of a fixed chirp mass Mchirp. In addition, we constructed the space and compare the behavior of EOSs with the most recent LIGO’s data analysis. We found out that the most EOS models predict values inside the credible regions, but the more stiff EOSs are off the bounds and might be excluded