發(fā)布時(shí)間：2017-03-27 21:13

  本文關(guān)鍵詞：間歇性脈沖星制動(dòng)指數(shù)和狀態(tài)互換機(jī)制的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：間歇脈沖星的發(fā)現(xiàn)對(duì)脈沖星自轉(zhuǎn)減慢機(jī)制、磁層結(jié)構(gòu)以及輻射機(jī)制等問(wèn)題的研究帶來(lái)了相當(dāng)?shù)臋C(jī)遇和挑戰(zhàn)。本文主要從間歇脈沖星的輻射特點(diǎn)和自轉(zhuǎn)減慢特征出發(fā),研究它的開(kāi)狀態(tài)(即可以觀測(cè)射電輻射)和關(guān)狀態(tài)(即觀測(cè)不到輻射)的制動(dòng)指數(shù),以及這兩個(gè)狀態(tài)之間的互換特征。下面簡(jiǎn)單地介紹主要研究工作。在脈沖星星風(fēng)制動(dòng)模型的基礎(chǔ)上,第二章給出了一個(gè)簡(jiǎn)單而有用的預(yù)測(cè)間歇脈沖星制動(dòng)指數(shù)的方法。制動(dòng)指數(shù)的研究對(duì)了解脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng)能損耗和自轉(zhuǎn)減慢機(jī)制具有很重要的意義。測(cè)量制動(dòng)指數(shù)需要測(cè)量脈沖星周期、周期一階和二階導(dǎo)數(shù)。在它們當(dāng)中,周期二階導(dǎo)數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量很容易被脈沖到達(dá)時(shí)間噪聲和未知(或未解決)的Glitch(即脈沖星自轉(zhuǎn)頻率的突變現(xiàn)象)干擾。對(duì)于間歇脈沖星,它的開(kāi)和關(guān)狀態(tài)的不確定互換對(duì)測(cè)量制動(dòng)指數(shù)帶來(lái)了很大的不便,并導(dǎo)致了制動(dòng)指數(shù)測(cè)量的失敗。不過(guò),在開(kāi)和關(guān)狀態(tài)中測(cè)出來(lái)的不同的周期一階導(dǎo)數(shù)提供了預(yù)測(cè)間歇脈沖星制動(dòng)指數(shù)的可能性。作為所提出方法的應(yīng)用,在極冠半徑變化、電荷密度變化和它們倆的共同變化等三種不同的情況下,我們將計(jì)算三顆間歇脈沖星(PSR B1931+24、PSR J1841-050、PSR J1832+0029)和一顆極端消零脈沖星(PSR B0823+26)的制動(dòng)指數(shù)。計(jì)算結(jié)果顯示,我們所得到的幾乎全部制動(dòng)指數(shù)都在實(shí)際觀測(cè)范圍內(nèi),而且也符合這些脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng)能損耗特征和自轉(zhuǎn)減慢率特征。這一結(jié)果支持了所提出方法的可行性,并指出了只用開(kāi)和關(guān)狀態(tài)自轉(zhuǎn)減慢率來(lái)預(yù)測(cè)間歇脈沖星制動(dòng)指數(shù)的可能性。脈沖星制動(dòng)指數(shù)(第一制動(dòng)指數(shù))是重要的,而它的第二制動(dòng)指數(shù)也是重要的。第二制動(dòng)指數(shù),除了周期二階導(dǎo)數(shù)外,還需要測(cè)量周期三階導(dǎo)數(shù)；可是,測(cè)量間歇脈沖星第一制動(dòng)指數(shù)失敗的情況下,目前我們無(wú)法去測(cè)量它的第二制動(dòng)指數(shù)。不過(guò),在理論上研究第二制動(dòng)指數(shù)還是有一定的價(jià)值。在第三章,通過(guò)推廣第二章給出的計(jì)算第一制動(dòng)指數(shù)的方法,將提出計(jì)算第二制動(dòng)指數(shù)的方法。我們同樣使用開(kāi)和關(guān)狀態(tài)的周期一階導(dǎo)數(shù)來(lái)計(jì)算出四顆脈沖星的第二制動(dòng)指數(shù)。在計(jì)算當(dāng)中,跟前面類似,我們討論了不同的三種情況,即脈沖星極冠半徑變化、電荷密度變化和它倆的混合貢獻(xiàn)。計(jì)算結(jié)果顯示,算出來(lái)的第二制動(dòng)指數(shù)也是在合理的范圍內(nèi),并且符合四顆脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng)能損耗以及自轉(zhuǎn)減慢特征。另外,通過(guò)我們的方法得出來(lái)的第二制動(dòng)指數(shù)與脈沖星自轉(zhuǎn)減慢律所預(yù)測(cè)(脈沖星自轉(zhuǎn)減慢律給出m=n(2n-1),n是第一制動(dòng)指數(shù),m第二制動(dòng)指數(shù))的結(jié)果幾乎相同。這些結(jié)果表明計(jì)算第一和第二制動(dòng)指數(shù)的方法是自洽的。這指出我們的結(jié)果和方法在研究間歇脈沖星制動(dòng)指數(shù)問(wèn)題上有潛在的應(yīng)用價(jià)值。雖然脈沖星星風(fēng)制動(dòng)模型可以解釋間歇脈沖星開(kāi)和關(guān)狀態(tài)的不同自轉(zhuǎn)減慢率,但不能解釋開(kāi)和關(guān)狀態(tài)互換的本質(zhì)。因?yàn)樗鼪](méi)有包含與脈沖星輻射密切相關(guān)的帶電粒子加速。一般在脈沖星射電輻射機(jī)制研究中,要是在脈沖星磁層不考慮帶點(diǎn)粒子加速機(jī)制,我們很難回答與輻射相關(guān)的很多問(wèn)題。為了與實(shí)際觀測(cè)相符,在第四章,開(kāi)狀態(tài)中考慮真空間隙加速機(jī)制來(lái)解釋間歇脈沖星輻射特點(diǎn)和自轉(zhuǎn)減慢特征。我們將把開(kāi)和關(guān)狀態(tài)的不同自轉(zhuǎn)減慢率歸因于開(kāi)狀態(tài)的真空加速機(jī)制所導(dǎo)致的強(qiáng)烈相對(duì)論粒子流。這樣,開(kāi)和關(guān)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)能損耗率差異等于開(kāi)狀態(tài)間隙中加速粒子流帶走的能流。假設(shè)加速粒子流電荷密度等于Goldreich-Julian (ρGJ)電荷密度的條件下,研究了四顆脈沖星間隙參數(shù)。計(jì)算結(jié)果顯示,得到的間隙電壓,對(duì)應(yīng)的間隙高度和磁力線曲率半徑幾乎都滿足脈沖星極冠模型,而且也正好符合那些脈沖星的輻射特征和它們?cè)赑-P圖中的分布。這不僅表明所用方法和結(jié)果的合理性,而且也指出加速粒子流電荷密度可以具有ρGJ的可能性。通過(guò)把算出來(lái)的間隙電壓及其高度跟它們?cè)跇O冠模型中所允許的最大值比較,我們解釋了間歇脈沖星的狀態(tài)互換特征。
【關(guān)鍵詞】：脈沖星 間歇脈沖星 制動(dòng)指數(shù) 輻射機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P145.6
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 引言13-37
• 1.1 中子星14-17
• 1.2 從中子星到脈沖星17-22
• 1.2.1 脈沖星分類17-22
• 1.3 脈沖星的誕生性質(zhì)：自轉(zhuǎn)周期和磁場(chǎng)22-23
• 1.4 脈沖星轉(zhuǎn)動(dòng)能損失23-25
• 1.4.1 旋轉(zhuǎn)磁偶極制動(dòng)模型24-25
• 1.5 脈沖星基本導(dǎo)出量25-27
• 1.5.1 自轉(zhuǎn)減慢功率25-26
• 1.5.2 表面磁場(chǎng)強(qiáng)度26
• 1.5.3 脈沖星制動(dòng)指數(shù)(第一制動(dòng)指數(shù))26-27
• 1.5.4 脈沖星特征年齡27
• 1.6 脈沖星磁層27-32
• 1.6.1 真空偶極磁場(chǎng)的不穩(wěn)定性28-30
• 1.6.2 磁層共轉(zhuǎn)無(wú)力作用模型中的電荷分布30
• 1.6.3 脈沖星磁層無(wú)力作用模型中的磁偶極輻射30-31
• 1.6.4 脈沖星光柱半徑,極冠角及其它的半徑31-32
• 1.7 脈沖星間隙模型和脈沖星輻射32-34
• 1.8 本文主要研究點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)34-37
• 第二章 間歇脈沖星和消零脈沖星的制動(dòng)指數(shù)37-49
• 2.1 引言37-39
• 2.2 計(jì)算第一制動(dòng)指數(shù)的方法39-43
• 2.3 數(shù)據(jù)描述43-44
• 2.4 結(jié)果與分析44-48
• 2.5 結(jié)論48-49
• 第三章 間歇脈沖星和消零脈沖星的第二制動(dòng)指數(shù)49-65
• 3.1 引言49-51
• 3.2 計(jì)算第二制動(dòng)指數(shù)的方法51-55
• 3.3 結(jié)果與分析55-63
• 3.4 結(jié)論63-65
• 第四章 間歇脈沖星的開(kāi)和關(guān)狀態(tài)互換機(jī)制65-81
• 4.1 引言65-67
• 4.2 真空間隙加速機(jī)制的應(yīng)用67-71
• 4.3 開(kāi)和關(guān)狀態(tài)互換機(jī)制的分析71-74
• 4.4 討論74-79
• 4.5 結(jié)論79-81
• 第五章 總結(jié)與展望81-85
• 附錄A 脈沖星星風(fēng)制動(dòng)模型85-89
• 參考文獻(xiàn)89-99
• 博士期間發(fā)表論文列表99-101
• 致謝101

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