本文關(guān)鍵詞：間歇性脈沖星制動指數(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)制等問題的研究帶來了相當(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和自轉(zhuǎn)減慢特征出發(fā),研究它的開狀態(tài)(即可以觀測射電輻射)和關(guān)狀態(tài)(即觀測不到輻射)的制動指數(shù),以及這兩個狀態(tài)之間的互換特征。下面簡單地介紹主要研究工作。在脈沖星星風(fēng)制動模型的基礎(chǔ)上,第二章給出了一個簡單而有用的預(yù)測間歇脈沖星制動指數(shù)的方法。制動指數(shù)的研究對了解脈沖星轉(zhuǎn)動能損耗和自轉(zhuǎn)減慢機(jī)制具有很重要的意義。測量制動指數(shù)需要測量脈沖星周期、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)確測量很容易被脈沖到達(dá)時間噪聲和未知(或未解決)的Glitch(即脈沖星自轉(zhuǎn)頻率的突變現(xiàn)象)干擾。對于間歇脈沖星,它的開和關(guān)狀態(tài)的不確定互換對測量制動指數(shù)帶來了很大的不便,并導(dǎo)致了制動指數(shù)測量的失敗。不過,在開和關(guān)狀態(tài)中測出來的不同的周期一階導(dǎo)數(shù)提供了預(yù)測間歇脈沖星制動指數(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)的制動指數(shù)。計算結(jié)果顯示,我們所得到的幾乎全部制動指數(shù)都在實際觀測范圍內(nèi),而且也符合這些脈沖星轉(zhuǎn)動能損耗特征和自轉(zhuǎn)減慢率特征。這一結(jié)果支持了所提出方法的可行性,并指出了只用開和關(guān)狀態(tài)自轉(zhuǎn)減慢率來預(yù)測間歇脈沖星制動指數(shù)的可能性。脈沖星制動指數(shù)(第一制動指數(shù))是重要的,而它的第二制動指數(shù)也是重要的。第二制動指數(shù),除了周期二階導(dǎo)數(shù)外,還需要測量周期三階導(dǎo)數(shù)；可是,測量間歇脈沖星第一制動指數(shù)失敗的情況下,目前我們無法去測量它的第二制動指數(shù)。不過,在理論上研究第二制動指數(shù)還是有一定的價值。在第三章,通過推廣第二章給出的計算第一制動指數(shù)的方法,將提出計算第二制動指數(shù)的方法。我們同樣使用開和關(guān)狀態(tài)的周期一階導(dǎo)數(shù)來計算出四顆脈沖星的第二制動指數(shù)。在計算當(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)。計算結(jié)果顯示,算出來的第二制動指數(shù)也是在合理的范圍內(nèi),并且符合四顆脈沖星轉(zhuǎn)動能損耗以及自轉(zhuǎn)減慢特征。另外,通過我們的方法得出來的第二制動指數(shù)與脈沖星自轉(zhuǎn)減慢律所預(yù)測(脈沖星自轉(zhuǎn)減慢律給出m=n(2n-1),n是第一制動指數(shù),m第二制動指數(shù))的結(jié)果幾乎相同。這些結(jié)果表明計算第一和第二制動指數(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指數(shù)問題上有潛在的應(yīng)用價值。雖然脈沖星星風(fēng)制動模型可以解釋間歇脈沖星開和關(guān)狀態(tài)的不同自轉(zhuǎn)減慢率,但不能解釋開和關(guān)狀態(tài)互換的本質(zhì)。因為它沒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粒子加速機(jī)制,我們很難回答與輻射相關(guān)的很多問題。為了與實際觀測相符,在第四章,開狀態(tài)中考慮真空間隙加速機(jī)制來解釋間歇脈沖星輻射特點和自轉(zhuǎn)減慢特征。我們將把開和關(guān)狀態(tài)的不同自轉(zhuǎn)減慢率歸因于開狀態(tài)的真空加速機(jī)制所導(dǎo)致的強(qiáng)烈相對論粒子流。這樣,開和關(guān)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)動能損耗率差異等于開狀態(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)。計算結(jié)果顯示,得到的間隙電壓,對應(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在P-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。通過把算出來的間隙電壓及其高度跟它們在極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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：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22-23
• 1.4 脈沖星轉(zhuǎn)動能損失23-25
• 1.4.1 旋轉(zhuǎn)磁偶極制動模型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 表面磁場強(qiáng)度26
• 1.5.3 脈沖星制動指數(shù)(第一制動指數(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 真空偶極磁場的不穩(wěn)定性28-30
• 1.6.2 磁層共轉(zhuǎn)無力作用模型中的電荷分布30
• 1.6.3 脈沖星磁層無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 本文主要研究點和創(chuàng)新點34-37
• 第二章 間歇脈沖星和消零脈沖星的制動指數(shù)37-49
• 2.1 引言37-39
• 2.2 計算第一制動指數(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指數(shù)49-65
• 3.1 引言49-51
• 3.2 計算第二制動指數(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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本文編號：271090