用INTEGRAL/IBIS卫星研究GX301-2中回旋共振散射线性质（英文）

利用INTEGRAL/IBIS卫星2003~2011年对X射线双星GX 301-2的观测数据,系统研究了GX 301-2在不同吸积光度和轨道相位的谱性质,得到GX 301-2的回旋吸收线的性质与X射线光度无关,其能量在35~47 ke V之间,且能量与光指数和截断能量正相关,回旋吸收线的深度与截断能量有弱正相关,这表明在吸积X射线脉冲星中,回旋共振散射线对截断能量有很大影响。而回旋吸收线宽度与能量比值和深度正相关,这表明在GX 301-2表面存在一个吸积柱。由GX 301-2的自旋周期得到表面磁场强度大约为2×1014Gs,与通过回旋吸收线得到的磁场强度不符,但可以用吸积柱模型很好地解释。     

吸积双星脉冲星EXO2030+375中回旋吸收线的迹象

本文作者首次发现了EXO 2030+375的回旋吸收线迹象.这是迄今唯一一个同时有用回旋吸收线直接测量的磁场数据和用吸积演化方法间接测量的中子星磁矩数据的X射线脉冲星.两种测量方法的结果有很大差别,本文提出了可能导致这种差别的物理机制.     

对孤立中子星1E1207.4-5209 X-射线回旋吸收线的理论分析

近来的观测表明,在射电宁静孤立中子星1E1207．4-5209的X-射线连续谱中存在几条等间隔的吸收线,能量分别为0．7、1．4和2．1keV．根据近年发展的四极近似下的量子回旋辐射理论,澄清了目前的一些疑问,肯定了它们是电子回旋吸收线,而不是质子回旋线．并从理论上确定了该中子星自转轴的空间取向．     

γ爆的磁流管模型

本文讨论了一种基于老年中子星的γ爆的磁流管模型.这个模型认为中子星表面磁场包含有两种成分,一种为弱的偶极背景磁场,另一种为细管状局域强磁场.此模型可以同时解释回旋吸收线和高能尾巴的存在.本文还计算了磁场为1.7×10~(12)G时的Compton散射截面。对于GB880205,根据吸收线的深度定出磁流管内电子数密度与管的直径之积约为10~(21)cm~(-2).     

中子星的第二类磁场

以往普遍认为,中子星具有的磁场是衰减性的,衰减时标约为(5—9)×10~6年。近年发现了另一种不衰减或衰减极慢的磁场,称之为第二类磁场。本文将对中子星的这种第二类磁场的研究现状作比较系统的介绍和述评。非常可能,这种磁场相当普遍地存在于各类中子星。脉冲星、X射线双星以及γ射线爆源,都可能存在着这种第二类磁场。     

Cyg X-3X光子场对γ射线的吸收效应

本文详细讨论了X射线双星Cyg X-3 的X光子场对γ射线的吸收效应.计算结果表明:当Cyg x-3 的X光子发射场处于高态时,从致密中子星附近发射的能量为10~2—10~4MeV的γ射线约有60％被其吸收,吸收过程产生的正负电子的逆Compton 散射会使出射能量10—70MeV的γ射线强度平均增加约50％.计算的γ射线能谱与实验观测结果基本相符.     

X射线暴振荡的研究进展

X射线暴振荡是在小质量X射线双星的I型X射线暴中探测到的周期性现象,振荡的周期与中子星的自转周期接近。近些年来,RXTE和NICER等高能探测器在30个小质量X射线双星中探测到了爆发振荡现象。X射线暴振荡对研究致密物质状态、中子星表面强引力和强磁场行为等都有着重要的意义。文章介绍了I型X射线暴和爆发振荡的搜索方法、爆发振荡的观测结果、爆发振荡的热斑模型和表面模式振荡模型,未来,X射线暴振荡将用于测量中子星质量、半径和自转。     

γ爆的一种新模型

本文提出了关于γ爆的一种新模型，认为γ爆起源于老年中子星，老年中子星表面磁场包含两部分：一为弱的背景偶极磁场；另一为细管状局域强磁场，该模型可以同时解释γ爆能谱中回旋吸收线和高能尾巴的存在。本文用蒙特卡洛方法拟合了ＧＢ８８０２０５的能谱，与观测结构符合得比较好。     

对密近双星中致密星发射的X射线的一般特征的解释

本文研究了密近双星中的 X 射线源的发射机制.本文提出:在致密星(中子星或黑洞)的吸积所形成的 X 射线发射区中,电子对的产生起着重要的作用.这种模型可以定性地说明 X射线双星所具有的几个一般的观测特征,即:1.它们的 X 射线光度都在10~(36)—10~(38)尔格/秒范围中.2.X 射线能谱为幂形式,或热韧致形式.3.热韧致谱的温度数量级为10~K.4.当光度涨落时,能谱形式无明显变化.     

Ⅰ型X射线暴和中子星周围物质的相互作用研究进展

Ⅰ型X射线暴是发生在中子星小质量X射线双星表面的不稳定核燃烧过程。Ⅰ型X射线暴的辐射可对中子星周围的物质产生显著影响。文章回顾了Ⅰ型X射线暴与中子星周围物质之间的相互作用的观测结果和理论解释,包括坡印亭-罗伯逊效应引起的吸积率增加、Ⅰ型X射线暴能谱中的吸收限特征、吸积盘反射、千赫兹准周期震荡信号的变化、冕冷却导致的硬X射线缺失等;此外,还介绍了NICER卫星相关观测的最新进展。     

X射线与黑洞

X射线的光子能量是其光学对应体的千倍,能量范围比可见光宽几千倍,它还同宇宙中一些激变事件例如在极端引力压迫下的恒星爆发,或物质以接近光速的急速回旋有关,因此在现代天文学中,X射线是认识宇宙现象的有力工具,在探测黑洞方面更具有其他辐射无可比拟的功能。     

中子星X射线双星中kHz QPO现象的理论解释

罗西X射线时变探测器(RXTE)在中子星小质量X射线双星中发现了千赫兹准周期振荡现象(kHzQPO)。kHzQPO的频率一般在几百到上千赫兹,其动力学时标与吸积盘最内部区域物质的运动时标一致,因此普遍认为kHz QPO产生于中子星表面附近区域,携带了来自中心中子星及周围强引力场信息,如质量、自转周期、角动量、半径、磁场等。kHz QpO现象的理解为研究强引力场和致密物质状态开启了一扇新的窗口。着重介绍基于kHz QPO的基本现象和相应的理论模型。     

银河系甚弱X射线暂现源的研究进展

银河系内的X射线双星暂现源大多是吸积的黑洞或中子星系统。最近十几年以来,还探测到几十颗具有极低爆发光度(2～10 keV的光度约10~(27)～10~(29) J·s~(-1))的X射线暂现源,称为甚弱X射线暂现源(very faint X-ray transient,简称VFXT)。根据观测和理论分析,VFXT的长期平均物质吸积率约小于10~(-13)～10~(-12) M_⊙·a~(-1),这样低的吸积率无法用传统的X射线双星演化理论解释。首先总结了VFXT的观测特征,指出其族群多样性的特征。评述了现有可能的机制,并指出还需要更多的观测和理论研究来揭示这类奇特的暂现源的本质。     

反常X射线脉冲星的研究进展

反常X射线脉冲星（Anomalous X-ra Pulsars，简称AXP）是一类特殊的X射线源。与X射线脉冲星（通常处于大质量X射线双星系统中）相比，它们具有以下特征：X射线谱较软、光度低页稳定（≈10^27－10^29J.s^-1）、自转周期集中在10s左右稳定增长、迄今没有找到它们的光学、红外、射电的对应体、有一些可能戌超新星遗迹成协等。由观测到的自转周期变化可以确定它们的自转能损不足以提供有X射线辐射。解释AXP能源机制的理论模型目前主要有两大类：在吸积模型中，AXP被认为具有正常磁场强度（≈10^8T）的中子量，物质吸积提供X射线辐射原能源，并造成中子星的自转变化；另一种观点认为AXP是具有超强磁场（≈10^10-10^11T）的中子量（即磁星），其辐射能源来自它们巨大的磁或残余的热能，观测到的自转周期及其变化被归因子中子星的磁偶极辐射和物质抛射。两种模型各有优缺点，但目前看来观测事实对磁星模型较为有利。为了进一步明确AXP的性质，提供解释它们能源机制的线索，在介绍AXP的基本观测特征和理论解释的基础上，还将AXP与射电脉冲星、特强磁场射电脉冲量、射电宁静脉冲星侯选体及软γ射线复现源分别进行了比较。     

太阳耀斑非热电子动力学研究

主要讨论太阳耀斑过程中非热电子动力学过程的理论模型以及在硬X射线和射电波段的观测特征。现在广为接受的非热电子动力学过程的模型是"俘获+沉降"模型,由电子的加速、注入、沉降、俘获及能量损失5个部分组成。射电和硬X射线爆发是非热电子在输运过程中与磁场、背景等离子体及其产生的波等相互作用的产物,是非热电子动力学过程的即时反映。通过分析射电和硬X射线辐射的流量、谱和成像特征,可以研究非热电子的空间分布和时间演化,研究非热电子输运过程中发生的碰撞、辐射、散射、波-波、波-粒相互作用等物理过程,研究耀斑磁场、背景等离子体特征,进而为太阳耀斑的磁场结构、太阳大气分布、磁重联模型的研究提供理论和观测依据。     

探究双脉冲星候选体PSR J1906+0746的物理性质

PSR J1906+0746是2006年发现的一颗自旋周期为144 ms的射电脉冲星,由于探测到的是第2颗形成的非自转加速伴星,主星和伴星组成的系统极有可能成为另一对双脉冲星.从PSR J1906+0746的基本物理量出发,针对性地对比研究双中子星和脉冲双星(包括中子星-白矮星)的磁场-周期关系,大致得出他们的演化路径;其次通过双中子星的形成机制以及双星形成过程中的物质损失,假定非自转加速的伴星形成于电子俘获,得出伴星前身星的质量约为1.57 M⊙,在形成双中子星系统过程中损失了约0.23 M⊙.这可能是由于电子俘获能量较低,不能抗衡伴星的引力束缚能,最终抛出物质没有逃逸,形成了一个椭圆环,成功解释了在X射线波段观测到的围绕着PSR J1906+0746的环结构.     

磁星的观测特性和理论模型

磁星(magnetar)是一类有着极强磁场的致密天体,它们的外部磁场强度是典型中子星磁场强度的100～1 000倍。在过去几十年中,软γ射线复现源(SGR)和反常X射线脉冲星(AXP)被认为是最有可能的磁星候选者。磁星有着独特的能谱性质和光变特征,它的观测现象丰富多彩,其观测波段跨越了射电、红外、光学、X射线和γ射线等。近些年来,多种理论模型也相继被提出来,以解释其独特的性质。以正常脉冲星为例,介绍了磁星与通常中子星的不同性质,详述了磁星在多波段的能谱、光变及周期跃变现象等观测特性,总结了为解释磁星的特殊性质而建立起来的多种理论模型,并详述了中子星框架下的扭曲磁层模型。此外还介绍了其他候选模型。     

特殊类型脉冲星的研究进展

脉冲星是演化末期的大质量恒星经过核坍缩形成的产物,它们在天体物理学、粒子物理学和卫星导航等方面具有重要的应用。自脉冲星发现50年来,其观测和理论研究取得了巨大进展。脉冲星主要在射电波段被探测到,部分脉冲星也有X射线和γ射线等波段的辐射,它们的信息非常丰富。根据其不同的观测特征可以把脉冲星分为多种类型。主要对射电、X射线以及γ射线波段的特殊类型脉冲星,包括旋转射电暂现源、间歇脉冲星、态转换X射线脉冲星、磁星、暗X射线孤立中子星、中心致密天体以及γ射线脉冲星的基本性质及其研究进展进行综述。     

X射线暂现源Aql X-1的2个历元VLBI探探测

天鹰座X-1 (Aquila X-1, Aql X-1)是一个低质量中子星X射线双星,在X射线和射电波段表现为暂现源。对该源的甚长基线干涉(very long baseline interferometry, VLBⅠ)观测不仅为中子星X射线双星的射电-X射线(或喷流-吸积盘)相关性研究提供了观测依据,而且VLBⅠ亚毫角秒级的定位精度还有助于实现对该源的天体测量(包括位置、视差和自行)。由于Aql X-1常伴随着光球层膨胀(photospheric radius expansion, PRE)特征的Ⅰ型X射线暴(X-ray burst),因此,独立于物理模型的视差测量可以用来估算这类X射线暴的本征光度,并有助于对该类X射线暴的理论研究。Aql X-1已在2009年11月和2013年6月的2个历元的VLBⅠ观测中被探测到,这使得它在其他历元的VLBⅠ观测中的搜寻范围显著变小,并大大降低了其他历元的VLBⅠ观测的探测阈值。处理并分析了观测时间为2010年1月和2010年7月的两组VLBA (Very Long Baseline Array)的历史数据,并证认了Aql X-1的2个新的亚毫秒级精度的VLBⅠ探测,其置信度分别达到99.998 6%和99.998 4%。此外,2010年7月Aql X-1出现在其2010年1月位置的西南面,这与之前发布的Aql X-1的自行方向大体一致,意味着Aql X-1在2个历元间的位移主要来源于自行。最后发现,这2个VLBⅠ观测的历元正对于X射线的软硬态转换窗口,这符合之前对该源的射电-X射线的相关性研究结果。     

中子星的热演化和磁衰减

本文研究了中子星的热演化、自转演化和磁场演化的相互影响．考虑了一个自洽模型：中子星因磁偶极辐射而自转减慢，在内部产生某些加热过程，中子星磁场通过壳层的欧姆耗散来衰减．结果表明，磁场衰减提高了加热过程的重要性；相反，加热效应减慢了磁衰减．因此可以得出，中子星的热、自转和磁场也许不是独立演化的．不仅如此，这些演化与初始条件有关，因此，人们也许可以从射电和Ｘ射线观测对脉冲星年龄、初始磁场和周期给出某些限制．