脈沖星磁層中帶電粒子能損機制的研究
發(fā)布時間：2021-07-18 11:03
脈沖星是中等質(zhì)量的恒星演化到晚期經(jīng)過超新星爆發(fā)后遺留下的致密天體.它具有很強的磁場,并快速旋轉(zhuǎn),且周期穩(wěn)定,正因為此我們能接收到它所發(fā)出的周期性脈沖信號。本文關注的是脈沖星磁層中帶電粒子的能損機制,主要探討了帶電粒子同步輻射過程中投射角隨時間的演化關系及其應用,分析了共振逆康普頓散射機制對粒子能譜的影響。本論文的主要內(nèi)容如下:第一章簡單介紹了脈沖星的研究歷史,當今脈沖星研究的前沿課題,以及本課題的意義。第二章綜述了射電脈沖星的觀測特征,相關參量及射電輻射的經(jīng)驗模型和理論模型,其中以極冠區(qū)加速模型為重點。第三章依據(jù)相對論性電子速度分解,電子隨動坐標系和實驗室參照系的速度變換,導出并計算了同步輻射能損引起的電子投射角隨電子運動路程的演化,并以此為基礎計算了洛侖茲因子、同步輻射功率和特征頻率的演化。結果表明在較強磁場條件下投射角通常迅速衰減,趨向于零,由此導致同步輻射功率遠低于投射角恒定假設下的同步輻射功率。由于同步輻射對強磁場下極端相對論電子更為有效,因此會導致內(nèi)、外加速區(qū)出射粒子流能譜分布的差異。典型的脈沖星表面溫度為～105K,共振逆康普頓散射被證明是強磁場下次級...
【文章來源】：廣州大學廣東省
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
幾顆射電脈沖星的輻射譜
Chengetal.在空間限制性電荷流動的假設和零電荷面兩側(cè)GJ電荷反號的基礎上，建立了外間隙模型。這個模型假設由于電荷流動，在零電荷面到最外開放磁力線之間形成了接近真空的粒子加速區(qū)14司體sJ(圖2一帥。最近有工作細致地考慮了外加速區(qū)中的輻射、電子對產(chǎn)生和粒子加速過程，在不同的邊界條件下解出加速區(qū)中的電場分布和加速區(qū)的幾何位置體6]回。外間隙模型主要用于解釋高能輻射特征，但在解釋射電輻射有困難。靜態(tài)磁層(a)內(nèi)間隙加速區(qū)(b)外間隙加速區(qū)圖2一內(nèi)加速區(qū)及外加速區(qū)模型 Fig.24Thekindsofaccelela6ongaPmedel2.4.2.3環(huán)加速區(qū)為解釋脈沖星的射電輻射和甲射線輻射，Qiao等2004提出一種新型加速區(qū)一環(huán)加速區(qū) (AnnulargaP)叫，該模型將以臨界磁力線為分界線把極冠區(qū)分為核區(qū) (CorecaP)和外圍的環(huán)區(qū) (AllnularCaP)。核區(qū)的開放磁力線都不跨越零電荷面，環(huán)區(qū)位于最外層開放磁力線和臨界磁力線之間的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)，如圖所示2一5(a)所示。在此框架下，伽馬射線脈沖星，如Crab、Vel動Geminga的射電和伽馬射線脈沖輪廓可以得到解釋。不論是哪種加速區(qū)
粒子自由的流出形成穩(wěn)定的空間電荷限制流;由于磁場是彎曲的，粒子流的電荷密度偏離本地GJ電荷密度，產(chǎn)生強電場;加速區(qū)沿著最外層開放磁力線和磁軸延伸，高度可以到2一3倍的中子星半徑;如圖2一5偽)所示。2003年Musl而ov和Harding考慮了廣義相對論效應的修正呻}，由泊松方程出發(fā)求解狹長間隙的電場，結果表明所有的開放磁力線區(qū)多有加速，而不像原先戶曲ns等人認為的只存在一半開放磁力線區(qū)。2.4.3強磁場中的輻射機制在強磁場中，電子的運動和輻射都有一些新特點，特別是對于脈沖星磁層中所發(fā)生的一些過程，那就更為復雜，各種機制可能共同作用。下面介紹脈沖星磁層中強磁場條件下幾種主要的輻射機制Is0}。2.4.3.1同步輻射相對論電子在磁場中運動時加果投射角不為O，會產(chǎn)生同步輻射，單個電子的輻射功率為尸一擎一曇r若。，。202。in，。一 1.6x10一‘5:
【參考文獻】：
期刊論文
[1]An Analysis of Average Pulsar Profiles and A Study of the ρ-P relation of Pulsars[J]. Hua-Xiang Wang and Xin-Ji WuDepartment of Astronomy, Peking University, Beijing 100871; Urumqi Astronomical Station, National Astronomical Observation, Urumqi 830011 CAS-PKU Joint Beijing Astrophysics Center, Beijing 100871. Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics. 2003(05)
[2]低質(zhì)量X射線雙星中的準周期振蕩（QPO）現(xiàn)象[J]. 喬國俊. 天文學進展. 1990(01)
本文編號：3289450
【文章來源】：廣州大學廣東省
【文章頁數(shù)】：61 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
幾顆射電脈沖星的輻射譜
Chengetal.在空間限制性電荷流動的假設和零電荷面兩側(cè)GJ電荷反號的基礎上，建立了外間隙模型。這個模型假設由于電荷流動，在零電荷面到最外開放磁力線之間形成了接近真空的粒子加速區(qū)14司體sJ(圖2一帥。最近有工作細致地考慮了外加速區(qū)中的輻射、電子對產(chǎn)生和粒子加速過程，在不同的邊界條件下解出加速區(qū)中的電場分布和加速區(qū)的幾何位置體6]回。外間隙模型主要用于解釋高能輻射特征，但在解釋射電輻射有困難。靜態(tài)磁層(a)內(nèi)間隙加速區(qū)(b)外間隙加速區(qū)圖2一內(nèi)加速區(qū)及外加速區(qū)模型 Fig.24Thekindsofaccelela6ongaPmedel2.4.2.3環(huán)加速區(qū)為解釋脈沖星的射電輻射和甲射線輻射，Qiao等2004提出一種新型加速區(qū)一環(huán)加速區(qū) (AnnulargaP)叫，該模型將以臨界磁力線為分界線把極冠區(qū)分為核區(qū) (CorecaP)和外圍的環(huán)區(qū) (AllnularCaP)。核區(qū)的開放磁力線都不跨越零電荷面，環(huán)區(qū)位于最外層開放磁力線和臨界磁力線之間的環(huán)狀區(qū)域內(nèi)，如圖所示2一5(a)所示。在此框架下，伽馬射線脈沖星，如Crab、Vel動Geminga的射電和伽馬射線脈沖輪廓可以得到解釋。不論是哪種加速區(qū)
粒子自由的流出形成穩(wěn)定的空間電荷限制流;由于磁場是彎曲的，粒子流的電荷密度偏離本地GJ電荷密度，產(chǎn)生強電場;加速區(qū)沿著最外層開放磁力線和磁軸延伸，高度可以到2一3倍的中子星半徑;如圖2一5偽)所示。2003年Musl而ov和Harding考慮了廣義相對論效應的修正呻}，由泊松方程出發(fā)求解狹長間隙的電場，結果表明所有的開放磁力線區(qū)多有加速，而不像原先戶曲ns等人認為的只存在一半開放磁力線區(qū)。2.4.3強磁場中的輻射機制在強磁場中，電子的運動和輻射都有一些新特點，特別是對于脈沖星磁層中所發(fā)生的一些過程，那就更為復雜，各種機制可能共同作用。下面介紹脈沖星磁層中強磁場條件下幾種主要的輻射機制Is0}。2.4.3.1同步輻射相對論電子在磁場中運動時加果投射角不為O，會產(chǎn)生同步輻射，單個電子的輻射功率為尸一擎一曇r若。，。202。in，。一 1.6x10一‘5:
【參考文獻】：
期刊論文
[1]An Analysis of Average Pulsar Profiles and A Study of the ρ-P relation of Pulsars[J]. Hua-Xiang Wang and Xin-Ji WuDepartment of Astronomy, Peking University, Beijing 100871; Urumqi Astronomical Station, National Astronomical Observation, Urumqi 830011 CAS-PKU Joint Beijing Astrophysics Center, Beijing 100871. Chinese Journal of Astronomy and Astrophysics. 2003(05)
[2]低質(zhì)量X射線雙星中的準周期振蕩（QPO）現(xiàn)象[J]. 喬國俊. 天文學進展. 1990(01)
本文編號：3289450
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