本文關鍵詞：脈沖星及其星云高能物理過程研究

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【摘要】：脈沖星是快速轉動的強磁化中子星。由于其特殊且極端的物理條件,在天文學和物理學上均具有重要的研究價值。在本論文中,我首先對脈沖星及脈沖星云的基本知識及高能輻射理論進行了簡要介紹,在此基礎上,介紹我們所開展的脈沖星和脈沖星云的高能物理特性的研究工作,包括脈沖星非真空外間隙(outergap)中的一維電場結構、年輕脈沖星的彌散中微子輻射、毫秒脈沖星的高能輻射以及脈沖星風云的高能輻射。研究的主要內容如下： 1.我們考慮了外間隙中對垂直場線(trans-field)高度的物理限制,研究了非真空外間隙的一維電場結構。在外間隙中,存在沿磁場線的平行電場分量,電子／正電子被該電場加速到相對論性能量從而通過曲率輻射產生伽瑪射線光子,這些伽瑪射線光子與周圍的X射線光子碰撞產生正負電子對,維持了外間隙的穩(wěn)定存在。我們求解了準直磁轉子情形下徑向(longitudinal)電場的結構,研究表明當脈沖星取合適的參數時外間隙可延伸到光柱半徑(RL=c/Ω)處； 2.我們研究了銀河系中年青脈沖星的高能彌散中微子輻射。如果磁矩與轉動軸反平行(μ·Ω0),年青脈沖星能夠加速質子到相對論性能量,這些在極冠間隙中被加速的粒子與來自中子星表面冷卻產生的熱X射線光子散射可能產生π+介子,其衰變產生高能中微子。利用LinkBurgio(2005,2006)所提出的模型,我們利用蒙特卡羅方法模擬產生了一批可能的中微子脈沖星樣本,估計了年青脈沖星可能的彌散中微子能譜,并與活動星系核及伽瑪射線暴的預言結果進行了比較； 3.利用考慮了磁傾角和磁場幾何效應的外間隙模型,我們研究了毫秒脈沖星(MSPs)的高能輻射特性。在這一模型中,中子星表面存在強多極場,X射線由從外間隙回流的粒子產生,包括一非熱冪率成分和兩熱成分。X射線光子在外間隙中與高能伽瑪射線光子產生正負電子對。我們通過電子對產生條件估計了MSPs的外間隙大小,研究了位于球狀星團47Tuc內MSPs和該球狀星團之外毫秒脈沖星的脈沖X射線光度(LX,pul)與脈沖星轉動光度(Lsd)之間的關系,發(fā)現兩類脈沖星具有不同的光度特性。應用該模型估計了MSPs的平均伽瑪射線流量。Fermi LAT上天之后探測到了40多顆伽瑪射線MSPs,我們開展了這些天體高能輻射特性的研究,假定脈沖星的高能輻射可以用平均距離r處的輻射來表示,加速區(qū)的電場采用高斯分布來近似,利用間隙中心場線的幾何,我們給出了伽瑪射線MSPs位相平均能譜,研究了高能輻射特性。 4.利用簡化的含時注入模型,我們研究了脈沖星風云(PWNe)的多波段非熱輻射。在我們的模型中,相對論性粒子包括兩種成分,分別為來自脈沖星磁層和在PWNe中被激波加速的粒子。隨時間演化的粒子能譜是具有不同譜指數的分段冪率譜,折斷能量為Eb。加速粒子通過同步輻射和逆康普頓散射過程產生觀測到的多波段能譜。我們把該模型應用到了三顆脈沖星云,即Crab nebula.MSH15-52中的星云(?)口HESS J1825-137,對多波段能譜進行了合理解釋。結果表明(i)Crab星云從射電到中能伽瑪射線的輻射由同步輻射產生,而TeV伽瑪射線光子由相對論電子與同步輻射光子之間的逆康普頓過程產生；(ii)來自于MSH15-52和HESS J1825-137的TeV輻射主要由相對論電子與紅外光子之間的逆康普頓過程產生。
【學位授予單位】：云南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：P145.6

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 耿天明;;真空和以太——宇宙暗能量的啟示[J];北京石油化工學院學報;2006年04期

2 李安生;李國棟;;對地磁發(fā)電機理論的反思與天體磁場研究展望[J];地球物理學進展;2010年03期

3 趙崢;;《相對論、宇宙與時空》連載(11)——演化的宇宙[J];大學物理;2009年11期

4 徐仁新;岳友嶺;;脈沖星與夸克星[J];科技導報;2006年09期

5 代美林;;淺談地球表面形狀[J];科技致富向導;2012年14期

6 韋青松;;星球物質層次包壓論[J];科學中國人;2010年04期

7 雷衛(wèi)華;;在大學物理教學中結合天文學的教學嘗試[J];教育教學論壇;2013年41期

8 葉更新;;統一場論Ⅱ:萬有引力定律的推導[J];沈陽師范大學學報(自然科學版);2012年01期

9 張潔;劉門全;魏丙濤;羅志全;;強磁場中修正URCA過程的中微子產能率[J];物理學報;2008年09期

10 張德安;;論光子的結構與分布[J];中國科技信息;2009年10期

中國博士學位論文全文數據庫 前5條

1 蘭盛昌;脈沖星信號的獲取識別及其在編隊相對導航中的應用研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

2 潘娜娜;高密核物質動力學與中子星理論的觀測限制研究[D];華中師范大學;2008年

3 穆成富;有限溫度密度時的手征對稱性恢復與Pion超流[D];清華大學;2009年

4 任紅飛;相對論框架下脈沖星導航模型的研究[D];解放軍信息工程大學;2012年

5 魏薇;混雜星結構限制與化學加熱機制研究[D];華中師范大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前10條

1 繩月;超子—超子相互作用對直接URCA過程的影響[D];吉林大學;2011年

2 韋明;強磁場下的中子星物質性質的研究[D];吉林大學;2011年

3 郝昕;γ射線暴的時變分析：RMS與流量的關系[D];吉林大學;2006年

4 丁毅;宇宙學原理基礎上的光譜頻移特性研究[D];南京理工大學;2007年

5 黃昌印;不同尺度黑洞系統的天體物理現象的相關性[D];華中科技大學;2007年

6 劉軍勝;中子星中強子—夸克的相變[D];吉林大學;2009年

7 李艷榮;利用羊八井ARGO實驗數據全天區(qū)搜尋γ射線源[D];河北師范大學;2009年

8 張亮;甚高能宇宙線大尺度各向異性分析方法研究[D];河北師范大學;2009年

9 呂銘;對射電脈沖星逆康普頓散射模型參數的限定[D];廣州大學;2012年

10 謝偉;伽瑪射線暴的觀測和理論以及雙成分噴流的磁驅動模型[D];華中科技大學;2011年

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本文編號：1291293