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액시온이 확장된 폴랴코프 루프 남부-요나라시니오(PNJL) 상태방정식을 이용해 공간적으로 균일한 고정 액시온 각도 θ가 일반 상대성이론에서 자기결합 쿼크별의 회전 및 정적 조석 특성을 어떻게 바꾸는지 연구한 결과다. θ를 0에서 π까지 변화시키면 정적 최대 질량이 1.68에서 1.95 태양질량으로 증가하지만, 이는 PSR J0740+6620의 1σ 타이밍 구간 하한보다 낮은 값에 머물렀고, 질량 1.338 태양질량에서는 관성 모멘트가 13% 증가하고 무차원 조석 변형률이 342에서 547로 상승했다. 다섯 개 시퀀스에 대한 결합 피팅은 Ī–C 관계와 I-Love-Q 관계를 각각 최대 2.7%, 0.4% 편차로 기술했으며, 예측된 쌍성 조석 변형률 곡선은 검토한 질량비 범위에서 GW170817 사후분포의 90% 신뢰 영역 안에 들어왔다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
일반상대성이론(GR)을 확장한 변형 중력 모형 f(R,T²) = R^{1+ε} + ακ²T_{μν}T^{μν}에서 MIT 백 모형(MIT Bag Model) 상태방정식을 사용해 쿼크별의 질량-반지름 구조와 물리적 타당성, 안정성을 조사한 연구다. 연구진은 정확한 f(R,T²) 모형, 1차 테일러 전개, GR의 결과를 비교하면서 관측된 밀집성의 질량-반지름 구성을 재현하는 능력으로 중력 매개변수 ε과 α의 값을 제한했다. 비교 대상은 HESS J1731-347(질량 0.77(+0.20/-0.17) M☉, 반지름 10.4(+0.86/-0.78) km), GW190814(질량 2.6 M☉), PSR J1614-2230(질량 1.928±0.017 M☉, 반지름 10 km 초과), PSR J0437-4715(질량 1.418±0.037 M☉, 반지름 11.36(+0.95/-0.63) km)이다. 에너지 조건(강·약·영·지배)과 음속을 통해 별 구성의 타당성과 안정성을 평가한 결과, f(R,T²) 중력 모형은 쿼크별 구성을 수용할 수 있으며 특히 GW190814 및 관측된 가장 가벼운 밀집성인 HESS J1731-347의 특성을 재현할 수 있다고 밝혔다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
차가운 고밀도 대칭 물질의 NNLO 섭동 QCD 압력을 재규격화군 최적화 섭동이론(RGOPT)으로 재합산한 기존 연구를, β-평형과 전하 중성 조건까지 고려해 상태방정식(EoS)으로 확장한 논문이다. 연구진은 N_f=2+1 질량 쿼크에 대해 재규격화 척도 인자(X) 값별로 쓸 수 있는 간결한 '포켓' 맞춤 공식을 제시하고, 순수 쿼크별과 쿼크 핵을 가진 하이브리드별을 기술했다. 천체 관측과 부합하는 순수 쿼크별은 X=2.71~3.30에서 얻어졌으며, GW190814의 두 번째 천체가 중성자별이라고 보면 더 큰 값(3.84)이 필요했다. 하이브리드별은 상대론적 평균장 기술에 기반한 세 가지 하드론 모형으로 구성했고, 무거운 펄서 PSR J0740+6620과 부합하는 안정적 하이브리드별은 X가 2에서 2.71 정도일 때 얻어졌다. 이때 가장 큰 척도에서는 반지름 2~8km의 큰 쿼크 핵이, 가장 작은 척도에서는 중심부의 작은 쿼크 핵이 나타났다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
arXiv에 공개된 연구는 준안정 중성자별이 국소적 에너지 축적으로 임계 기포가 형성되면 쿼크 함유 별로 급격히 전환될 수 있다는 점에 주목해, 암흑물질이 유발하는 이러한 전환을 개별 별의 생존 여부가 아니라 중성자별 집단의 현재 전이 현상 발생률로 제약할 수 있다고 제시했다. 연구진은 집단 감소 효과로 인해 현재 전이율이 비단조적으로 나타난다고 설명했는데, 촉발이 약하면 전환이 드물게 일어나고 충분히 빠르면 과거에 형성된 별들이 주로 전환되기 때문이다. 이에 따라 전이 현상 관측은 기존의 단측 생존 한계와 달리 유한한 구간의 상호작용률을 배제할 수 있으며, 연구진은 빔 보정된 짧은 감마선 폭발 발생률을 기준으로 암흑물질의 쌍소멸·붕괴·비탄성 산란과 거시적 암흑물질의 탄성 산란에 대한 제약을 도출했다.
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연구진은 에너지-운동량 제곱 중력(EMSG) 이론에서 섭동적 QCD 보정과 색초전도성, 유한한 기묘쿼크 질량 효과를 반영한 통합 상호작용 쿼크 물질 상태방정식을 적용해 전하를 띤 쿼크별의 평형 구조를 분석했다. 수정된 톨먼-오펜하이머-볼코프 방정식을 푼 결과, 전하가 있으면 중성 상태보다 최대 질량과 반지름이 크게 늘어나며, 강한 음의 결합과 큰 상호작용 세기에서는 질량이 태양질량의 약 3배, 밀집도 비율은 0.34 수준에 이르러 GW190814의 동반 천체 질량 범위에 들어간다. 또한 전하가 있으면 최대 질량에서의 중심 밀도가 약 10~15% 낮아지면서도 인과율 조건은 그대로 충족된다. 연구진은 PSR J1614-2230, J0348+0432, J0740+6620, J0952-0607 및 최근 NICER 반지름 측정 결과와 비교해 넓은 매개변수 영역에서 현재의 천체물리학적 관측 제약과 부합한다고 밝혔다.
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연구진은 쿼크 질량 효과를 섭동적으로 포함해 유한 온도에서 강한결합상수 $\alpha_s$의 $\mathcal{O}(\alpha_s)$ 차수까지 보정한, 맥스웰 관계식을 만족하는 기묘 쿼크 물질(SQM) 상태방정식을 제시했다. 유한 온도 섭동 QCD 보정을 적용한 결과 SQM 배열이 절대 안정성 영역 안에 들어왔고, 바리온당 평형 에너지가 가장 강하게 결합된 원자핵인 철보다 낮게 나타났다. 이 상태방정식은 1.4 태양질량을 넘는 밀집성을 지지하며, 백(bag) 상수 값에 따라서는 2 태양질량 이상도 가능해 펄서 및 중력파 관측에서 얻은 현재의 천체물리학적 제약과 부합한다고 저자들은 밝혔다.
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연구진은 비모수 가우스 과정 회귀로 구성한 물리 비의존적 상태방정식을 이용해 GW170817과 PSR J0740+6620, PSR J0030+0451, PSR J0437-4715, PSR J0614-3329 관측 자료를 섭동 QCD·카이랄 유효장론 계산과 함께 베이즈 추론했다. 체계적 베이즈 모형 선택 결과, 중성자별과 기묘 쿼크별(SQS)이 공존하는 '두 계열(two-family)' 시나리오가 가장 선호됐으며, 모든 조밀천체를 up-down 쿼크별로 보는 경우 대비 베이즈 인자는 6.1이었다. 이 경우 PSR J0740+6620은 SQS로, GW170817의 두 천체를 포함한 나머지 다섯 조밀천체는 중성자별로 선호됐고, 정적 조밀천체의 최대 질량은 68% 신뢰구간에서 중성자별 1.72(+0.18/-0.16) 태양질량, SQS 2.63(+0.36/-0.31) 태양질량으로 추정됐다. 논문은 이 결과가 위튼 가설이 말하는 기묘 쿼크물질의 절대 안정성을 뒷받침할 수 있는 천체물리학적 근거가 될 가능성을 제시한다고 밝혔다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)
아직 발견되지 않은 가상의 천체인 쿼크별(QS)은 반지름-질량 평면에서 중성자별(NS)과 겹칠 수 있어 조밀도만으로는 구분이 어렵다. 연구진은 두 천체의 조석 특성을 분석해, 전기형 러브 수는 질량과 반지름이 비슷할 때 구분에 충분하지 않은 반면 자기형 러브 수는 견고한 구분 지표가 된다는 점을 확인했다. 또한 쌍성 병합에서 나오는 중력파가 원리적으로 쿼크별과 중성자별의 차이에 민감할 수 있음을 제시했다.
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