Thermal evolution of massive compact strange objects in a SU(3) chiral Quark Meson Model

In dieser Arbeit wurden thermodynamische Eigenschaften eines chiralen Quark Meson Modelles untersucht. Das chirale Quark Meson Model beschreibt die starke Wechselwirkung über den Austausch von Mesonen und zudem die thermische und dichteabhängige Entwicklung der Quarkmassen im Medium über die chirale Symmetrie.Im SU(2) Model wurde zunächst in mean field approximation gearbeitet, um im Anschluss den divergenten Vakuumterm mit einzubeziehen. Nach eingehender Untersuchung der Ergebnisse, wurden dann die thermischen Mesonenfluktuationen studiert. In beiden Ansätzen verschiebt die Nullpunktsenergie den chiralen Phasenübergang zu höheren Temperaturen, wodurch die Massen bei höheren Temperaturen entarten. Beide Ansätze wurden dann zu einem gemeinsamen Modell kombiniert, um den Einfluss der Mesonenfluktuationen auf Ordnungsparameter, Massen und thermodynamische Grössen zu untersuchen. Als Fazit der Studie kann behauptet werden, dass sich der Einfluss der Mesonenfluktuationen in grösserem Maÿ auf die Thermodynamik, als auf den Ordnungsparameter und die Massen auswirkt. Im SU(3) Modell wurden ebenfalls regularisiert und zudem Vektormesonen mitberücksichtigt, welche die Repulsion zwischen den einzelnen Freiheitsgraden modelliert. Die Zustandsgleichung wird durch den Vakuum Term etwas softer und zeigt ein ähnliches Verhalten im niederen Energiebereich. Untersucht wurde neben der Temperatur T, die Elektron Baryon Rate Ye, die Sigma Meson Masse noch der Einfluss der Vektorkopplung. Aus der Zustandsgleichung konntendann Isentropen im T-mu Phasendiagramm errechnet werden, welche in naher Zukunft Aufschluss über eine dritte Familie von kompakten Sternen in Zusammenhang mit der entsprechenden Supernova Explosion geben könnte. Um die Existenz von kompakten Sternen genauer zu analysieren, wurde das chiraleSU(3) Quark Meson Modell bei T = 0 benutzt, um über die aus dem Formalismusgewonnenen Grössen Druck und Energiedichte die Tolmann-Oppenheimer-Volkoff zu lösen. Diese stellen die Masse-Radius Beziehungen kompakter Objekte dar. Auf der Suche nach Twin Stern Lösungen aus dem chiralen SU(3) Quark Meson Model wurde zunächst ein Modell für Hybridsterne entwickelt. Im untersuchten Parameterbereich fanden wir Hybrid Stern Lösungen, bei welchen der Einfluss der Quarkmaterie auf die Stabilität des Sternes untersucht wurde, denn das Einsetzen des Phasenüberganges übt einen zusätzlichen gravitativen Zug auf die hadronische Kruste aus. Der Stern ist stabil, wenn der Druck der Quarkmaterie diesem zusätzlichen Zug standzuhalten vermag. Für einen zu grossen Sprung in der Energiedichte werden die Lösungen jedoch instabil. Zwillingssterne waren nicht unter den Lösungen, da der Übergangsdruck relativklein sein muss, während der Energiedichtesprung eher gross sein sollte. Das Auftreten zweier stabiler Äste in der Masse Radius Relation kann allerdingsmit dem SU(3) Modell und entsprechendem chiralen Phasenübergang modelliert werden. Für einen gewissen Parameterbereich einhergehend mit kleinem Wert des Vakuum Druckes B konnten Nicht-Linearitäten in der Zustangsgleichungzur Lösung der TOV Gleichung beitragen. Im Weitern ist das Zusammenspiel der Vektorkopplung und der Sigma Mesonen Masse einflussreich auf die Lösungen, welche auf Kausalität, Stabilität und neben der 2 Sonnenmassen Bedingung noch auf Restriktionen vom millisecond pulsar PSR J1748-2446ad untersucht wurden.Mit Weltraummissionen wie etwa NICER (Neutron star Interior CompositionExploreR) sollte die Radiusbestimmung kompakter Objekte in Zukunft bis auf einen Kilometer genau bestimmt werden können. Die Entdeckung von zweiSternen mit der gleichen Masse und unterschiedlichen Radien wäre in der Tat ein Beweis für die Existenz von Zwillingssternen, welche dann die Theorie des Phasenüberganges in dichter Materie untermauern würde. Das Kollaps-Szenario eines Zwillingssternes würde weiteren Aufschluss über Neutrino-Emmissivität, Gamma-ray burster und Gravitationswellen Signale geben können. Dynamische Simulationen in allgemein relativistischem Kontext für compact star merger mit den hier diskutierten Zustandsgleichungen sind bereits in Planung, um Eigenschaftenwie beispielsweise das Temperatur- und Dichteprofil solcher Objekte genauer zu analysieren