脉冲星磁层中带电粒子能损机制的研究
发布时间：2021-07-18 11:03
脉冲星是中等质量的恒星演化到晚期经过超新星爆发后遗留下的致密天体.它具有很强的磁场,并快速旋转,且周期稳定,正因为此我们能接收到它所发出的周期性脉冲信号。本文关注的是脉冲星磁层中带电粒子的能损机制,主要探讨了带电粒子同步辐射过程中投射角随时间的演化关系及其应用,分析了共振逆康普顿散射机制对粒子能谱的影响。本论文的主要内容如下:第一章简单介绍了脉冲星的研究历史,当今脉冲星研究的前沿课题,以及本课题的意义。第二章综述了射电脉冲星的观测特征,相关参量及射电辐射的经验模型和理论模型,其中以极冠区加速模型为重点。第三章依据相对论性电子速度分解,电子随动坐标系和实验室参照系的速度变换,导出并计算了同步辐射能损引起的电子投射角随电子运动路程的演化,并以此为基础计算了洛仑兹因子、同步辐射功率和特征频率的演化。结果表明在较强磁场条件下投射角通常迅速衰减,趋向于零,由此导致同步辐射功率远低于投射角恒定假设下的同步辐射功率。由于同步辐射对强磁场下极端相对论电子更为有效,因此会导致内、外加速区出射粒子流能谱分布的差异。典型的脉冲星表面温度为～105K,共振逆康普顿散射被证明是强磁场下次级...
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几颗射电脉冲星的辐射谱
Chengetal.在空间限制性电荷流动的假设和零电荷面两侧GJ电荷反号的基础上，建立了外间隙模型。这个模型假设由于电荷流动，在零电荷面到最外开放磁力线之间形成了接近真空的粒子加速区14司体sJ(图2一帅。最近有工作细致地考虑了外加速区中的辐射、电子对产生和粒子加速过程，在不同的边界条件下解出加速区中的电场分布和加速区的几何位置体6]回。外间隙模型主要用于解释高能辐射特征，但在解释射电辐射有困难。静态磁层(a)内间隙加速区(b)外间隙加速区图2一内加速区及外加速区模型 Fig.24Thekindsofaccelela6ongaPmedel2.4.2.3环加速区为解释脉冲星的射电辐射和甲射线辐射，Qiao等2004提出一种新型加速区一环加速区 (AnnulargaP)叫，该模型将以临界磁力线为分界线把极冠区分为核区 (CorecaP)和外围的环区 (AllnularCaP)。核区的开放磁力线都不跨越零电荷面，环区位于最外层开放磁力线和临界磁力线之间的环状区域内，如图所示2一5(a)所示。在此框架下，伽马射线脉冲星，如Crab、Vel动Geminga的射电和伽马射线脉冲轮廓可以得到解释。不论是哪种加速区
粒子自由的流出形成稳定的空间电荷限制流;由于磁场是弯曲的，粒子流的电荷密度偏离本地GJ电荷密度，产生强电场;加速区沿着最外层开放磁力线和磁轴延伸，高度可以到2一3倍的中子星半径;如图2一5伪)所示。2003年Musl而ov和Harding考虑了广义相对论效应的修正呻}，由泊松方程出发求解狭长间隙的电场，结果表明所有的开放磁力线区多有加速，而不像原先户曲ns等人认为的只存在一半开放磁力线区。2.4.3强磁场中的辐射机制在强磁场中，电子的运动和辐射都有一些新特点，特别是对于脉冲星磁层中所发生的一些过程，那就更为复杂，各种机制可能共同作用。下面介绍脉冲星磁层中强磁场条件下几种主要的辐射机制Is0}。2.4.3.1同步辐射相对论电子在磁场中运动时加果投射角不为O，会产生同步辐射，单个电子的辐射功率为尸一擎一昙r若。，。202。in，。一 1.6x10一‘5:
【参考文献】：
期刊论文
[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]低质量X射线双星中的准周期振荡（QPO）现象[J]. 乔国俊. 天文学进展. 1990(01)
本文编号：3289450
【文章来源】：广州大学广东省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几颗射电脉冲星的辐射谱
Chengetal.在空间限制性电荷流动的假设和零电荷面两侧GJ电荷反号的基础上，建立了外间隙模型。这个模型假设由于电荷流动，在零电荷面到最外开放磁力线之间形成了接近真空的粒子加速区14司体sJ(图2一帅。最近有工作细致地考虑了外加速区中的辐射、电子对产生和粒子加速过程，在不同的边界条件下解出加速区中的电场分布和加速区的几何位置体6]回。外间隙模型主要用于解释高能辐射特征，但在解释射电辐射有困难。静态磁层(a)内间隙加速区(b)外间隙加速区图2一内加速区及外加速区模型 Fig.24Thekindsofaccelela6ongaPmedel2.4.2.3环加速区为解释脉冲星的射电辐射和甲射线辐射，Qiao等2004提出一种新型加速区一环加速区 (AnnulargaP)叫，该模型将以临界磁力线为分界线把极冠区分为核区 (CorecaP)和外围的环区 (AllnularCaP)。核区的开放磁力线都不跨越零电荷面，环区位于最外层开放磁力线和临界磁力线之间的环状区域内，如图所示2一5(a)所示。在此框架下，伽马射线脉冲星，如Crab、Vel动Geminga的射电和伽马射线脉冲轮廓可以得到解释。不论是哪种加速区
粒子自由的流出形成稳定的空间电荷限制流;由于磁场是弯曲的，粒子流的电荷密度偏离本地GJ电荷密度，产生强电场;加速区沿着最外层开放磁力线和磁轴延伸，高度可以到2一3倍的中子星半径;如图2一5伪)所示。2003年Musl而ov和Harding考虑了广义相对论效应的修正呻}，由泊松方程出发求解狭长间隙的电场，结果表明所有的开放磁力线区多有加速，而不像原先户曲ns等人认为的只存在一半开放磁力线区。2.4.3强磁场中的辐射机制在强磁场中，电子的运动和辐射都有一些新特点，特别是对于脉冲星磁层中所发生的一些过程，那就更为复杂，各种机制可能共同作用。下面介绍脉冲星磁层中强磁场条件下几种主要的辐射机制Is0}。2.4.3.1同步辐射相对论电子在磁场中运动时加果投射角不为O，会产生同步辐射，单个电子的辐射功率为尸一擎一昙r若。，。202。in，。一 1.6x10一‘5:
【参考文献】：
期刊论文
[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]低质量X射线双星中的准周期振荡（QPO）现象[J]. 乔国俊. 天文学进展. 1990(01)
本文编号：3289450
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