【摘要】：作為上世紀(jì)60年代射電天文學(xué)四大發(fā)現(xiàn)之一,脈沖星的發(fā)現(xiàn)首次從觀測上證實(shí)了Landau從理論上預(yù)言的,依靠中子簡并壓支撐起星體結(jié)構(gòu)的致密天體,也就是中子星的存在。在目前已有的望遠(yuǎn)鏡觀測極限下,脈沖星也幾乎是我們證認(rèn)一顆中子星的唯一方式。從1967年底發(fā)現(xiàn)第一顆脈沖星迄今,已有超過兩千顆脈沖星被探測到,探測波段從最初的射電脈沖星擴(kuò)展到X射線、γ射線脈沖星,自轉(zhuǎn)從最快1秒鐘旋轉(zhuǎn)超過700圈,到最慢接近12秒旋轉(zhuǎn)一圈。從脈沖星自轉(zhuǎn)周期的分布來看,存在兩類主要的脈沖星,其中占絕大多數(shù)(超過80%)的一類叫做正常脈沖星,自轉(zhuǎn)周期集中分布在0.5秒附近,另一類自轉(zhuǎn)周期集中分布在3毫秒附近的叫做毫秒脈沖星。經(jīng)典的再循環(huán)理論認(rèn)為毫秒脈沖星是正常脈沖星通過在低質(zhì)量X射線雙星階段吸積物質(zhì)而被加速到毫秒量級。長期以來,這樣一個毫秒脈沖星的再循環(huán)理論被許多觀測所支持,也被廣為接受。而在最近的兩三年中,人們捕捉到了幾個紅背蜘蛛脈沖星在吸積的X射線脈沖星與轉(zhuǎn)動能損供能的射電脈沖星之間往復(fù)切換的現(xiàn)象,更是為再循環(huán)理論提供了一個最直接的觀測證據(jù)。盡管如此,低質(zhì)量X射線雙星的演化以及毫秒脈沖星的形成理論中,仍然存在諸多問題,包括毫秒脈沖星的誕生率高于其前身星低質(zhì)量X射線雙星的誕生率的困難。事實(shí)上,觀測到的毫秒脈沖星的伴星可以是主序星、He白矮星、CO白矮星、中子星、行星等等,幾乎囊括了主要的幾類天體,而理論上低質(zhì)量X射線雙星的演化產(chǎn)物能否復(fù)現(xiàn)觀測到的雙星毫秒脈沖星在軌道周期、伴星質(zhì)量等參數(shù)空間的分布還不很清楚。此外,毫秒脈沖星中還有相當(dāng)一分,約1/3,并不在雙星系統(tǒng)之中,它們是再循環(huán)起源,還是有新的起源,也都還不清楚�；趯@些問題的探索,本文通過低質(zhì)量X射線雙星演化的模型計算,其中考慮了不同的初始參數(shù)和物理過程,特別關(guān)注不同物理參量對演化過程的影響以及最終的演化產(chǎn)物,并將計算結(jié)果與最新的觀測現(xiàn)象和數(shù)據(jù)比較,試圖解決以上某些問題,或?qū)?biāo)準(zhǔn)的演化過程做出某些補(bǔ)充或修正。第一章,我們首先從觀測的角度,對X射線雙星和脈沖星做一點(diǎn)概述。包括這兩類系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)、觀測特征、分類、分布等方面。第二章,我們轉(zhuǎn)到理論角度,介紹低質(zhì)量X射線雙星的演化的基本框架。包括低質(zhì)量X射線雙星的形成,小質(zhì)量恒星的單星演化、雙星演化模型的建立及主要的物理考慮、中子星的吸積與自轉(zhuǎn)演化等方面。第三章中,我們將結(jié)合具體工作討論低質(zhì)量X射線雙星的演化與密近的毫秒脈沖星-氦白矮星雙星的形成。并重點(diǎn)關(guān)注軌道周期小于1天的密近系統(tǒng),計算得到不同金屬豐度下所能形成的氦白矮星質(zhì)量的下限,以及不同輸入?yún)?shù)下的白矮星質(zhì)量-雙星軌道周期之間的理論關(guān)系,并嘗試解釋PSRs J0348+0432和J1738+0333這兩個特殊源的形成過程。第四章中,我們將重點(diǎn)討論一類特殊的具有射電交食現(xiàn)象的紅背蜘蛛脈沖星的形成,正是這類脈沖星中觀測到的吸積態(tài)與射電脈沖態(tài)之間的切換直接從觀測上見證了脈沖星的再循環(huán)理論。其中,我們將首先回顧已有的幾種模型解釋及其可能存在的問題,由此提出我們考慮的吸積盤粘滯不穩(wěn)定的模型。通過計算低質(zhì)量X射線雙星演化中發(fā)生吸積盤不穩(wěn)定區(qū)域的參數(shù)空間,并與觀測到的紅背蜘蛛系統(tǒng)的分布比較,認(rèn)為這是一種可能的形成途徑。第五章中,我們將延續(xù)第三章的工作,在計算中引入伴星蒸發(fā)星風(fēng)的因素,考察其對低質(zhì)量X射線雙星長期演化的影響,并重點(diǎn)關(guān)注蒸發(fā)條件下的雙星演化產(chǎn)物。我們的計算表明,低質(zhì)量X射線雙星演化過程中,毫秒脈沖星再輻射對伴星的蒸發(fā)可以顯著改變和加快其演化進(jìn)程,并形成某些標(biāo)準(zhǔn)演化模型下難以解釋的產(chǎn)物,并試圖從觀測數(shù)據(jù)中尋找線索。而我們的計算還表明,蒸發(fā)條件下,伴星可能在演化的末期發(fā)生不穩(wěn)定的洛希瓣滲溢,并因此而被完全瓦解,這為孤立的毫秒脈沖星形成提供了一條有效的途徑。而以上結(jié)果同時依賴于毫秒脈沖星對伴星蒸發(fā)的效率以及星風(fēng)帶走角動量的形式。第六章是總結(jié)與展望。
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【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：P145.6;P153

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1 楊廷高,潘煉德,倪廣仁,柯熙政;毫秒脈沖星定時研究進(jìn)展[J];天文學(xué)進(jìn)展;2002年02期

2 許i，

本文編號：2298906