천문·천체물리
중성자별 내부 지각의 '핵 파스타', 3차원 궤도함수 없는 밀도범함수 이론으로 계산
연구진은 중성자별 내부 지각 하층에 존재할 것으로 예상되는 다양한 결정 구조, 즉 '핵 파스타(nuclear pasta)'를 비경험적으로 계산하기 위한 3차원 궤도함수 없는 밀도범함수 이론(OF-DFT) 기반 방법을 제안했다. 스커름 에너지밀도범함수(EDF)의 2차 확장 토마스-페르미(ETF) 전개를 이용해 중성자·양성자 수밀도만으로 결정되는 EDF를 구성하고, 변분 원리로 유도한 오일러-라그랑주 방정식을 자기일관적으로 푸는 자기일관 ETF(SC-ETF) 방법을 사용했다. 여러 상자 크기로 3차원 계산을 수행한 결과 기존 연구와 일치하는 파스타 구조들을 얻었고, 휘어지거나 연결된 막대, 구멍이 뚫린 판 등 추가적인 이색 구조도 확인했다. 연구진은 SC-ETF가 기하학적 형태에 대한 경험적 가정 없이 복잡한 파스타 구조를 효율적으로 기술할 수 있는 유망한 도구라고 결론지었다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)