脉冲星磁倾角的几何研究

本文从位于脉冲星磁赤道附近的片状辐射束模型出发,导出视束宽α与磁倾角φ之间的理论关系,并进而给出视束宽的分布密度公式,通过数值积分求出相应于不同磁倾角的视束宽的理论分布,分别对 195颗(有P值)及 299颗脉冲星中 α≤11×3°.6 的实测视束宽分布进行了拟合。结果发现这种形式的理论分布与实测之间可以符合得很好,而对α>11×3°.6的未作拟合的脉冲星理论预言与实测之间的符合也比较好(见图4)。按照这种拟合可以估计出脉冲星的磁倾角分布,结果表明大多数脉冲星的磁倾角比较小(小于16°的约占脉冲星总数的80％),磁倾角大的很稀少(超过34°的不到总数的2％)。     

脉冲星射电辐射束半径与周期关系的研究

脉冲星的周期非常稳定.前人通过研究发现脉冲星射电辐射束半径大小应该正比于周期的-1/3或-1/2次方.通过整理收集了87颗信噪比很好的、偏振位置角明显为"S"曲线的脉冲星数据,用脉冲星辐射束几何模型计算得到了每颗脉冲星的辐射束半径及误差.发现脉冲星周期小于0.85 s时,辐射束半径正比于周期的-1/2次方.周期大于0.85 s时,辐射束半径与周期之间并没有明显的幂律关系,但这可能与选择效应有关.当假设脉冲星的磁倾角为90?时,计算得到的辐射束半径随周期分布的下边界正比于周期的-1/2次方,与前人的结论一致.     

环加速间隙下的脉冲星星风制动模型

为了解释间歇脉冲星PSR B1931+24在射电噪比射电宁静状态下更大的自转减慢率和模拟蟹状星云脉冲星的自转演化,建立同时考虑了具有不同加速电势的核区和环区的环加速间隙下的星风制动模型.其中对于PSR B1931+24通过计算得到它的磁场强度和磁倾角,并且预言了其理论制动指数.对于蟹状星云脉冲星,通过计算得到它的磁场强度和磁倾角,还计算得到其制动指数随周期的演化和它在周期-周期导数图上的自转演化.相比于真空加速间隙、外加速间隙等,环加速间隙也同样能够适用于星风制动模型.     

脉冲星参数空间分布和演化统计研究

脉冲星参数统计是脉冲星研究的重要基础性工作。利用最新整理的脉冲星观测数据,对2 500多颗脉冲星参数的空间分布和演化进行了统计研究。结果显示,在空间上脉冲星集中在银道面附近,脉冲星数目分布的极大值位于距离银心约7.27 kpc处,这可能是星际色散和散射造成的观测效应。另外给出了自转周期、表面磁场、特征年龄和自转能损失率随着远离银道面的变化规律。随着远离银道面,常规脉冲星的自转周期和特征年龄不断增大,表面磁场和自转能损失率不断减小。常规脉冲星的射电光度随特征年龄的增大,先增大后减小,这表明射电辐射机制在不同年龄段有所不同。常规脉冲星自转能损失率随特征年龄的增大呈对数快速下降。这些结果是脉冲星分布演化理论研究的重要基础。     

脉冲星在银河系z方向上的演化

本文试图确定脉冲星在银河系z方向上分布的标高与其年龄的关系。我们采用银河系引力场分布的模型,使用Monte Carlo方法随机投点,计算具有一定初始位置分布和速度分布的脉冲星的标高随年龄的演化,并同观测结果进行了比较.     

脉冲星的射电辐射特性和磁倾角

本文对脉冲星的子脉冲宽度、平均脉冲宽度和偏振位置角变化速率的极大值等射电辐射特性,进行了统计分析,得到了一些经验关系,发现不少射电辐射特性与磁倾角有关,并讨论了所得结果的物理含义。     

关于脉冲星的磁层结构

本文讨论有力场的脉冲星磁层结构。用极角展开的方法。可以得到轴对称脉冲星方程组的局部解。本文特别讨论了极轴附近和赤道面附近的区域。在脉冲星表面附近磁能密度比其他能量密度大,远离脉冲星表面处,引力势能和转动动能相对较大,这些因素会影响脉冲星磁层中的物质分布。分析表明,等离子体的转动可能是非刚性的,因而可能不存在一个闭场的共转区域。     

对脉冲星发射宇宙线能量的估计

S.Karakula等人根据Ostriker等人的脉冲星产生的宇宙线能谱依赖脉冲星年龄的理论模型,利用脉冲星发射宇宙线的最大能量:     

脉冲星的辐射特征和空间分布的统计分析

本文采用330颗脉冲星星表,进一步论讨了脉冲星某些重要特性的演化规律,主要结果如下:1.脉冲星的转动能损率E,射电光度L_R,磁能和辐射锥角都随年龄的增加而迅速减少。这表明,脉冲星的能量和辐射都是逐渐衰减的;2.射电转换效率η_R随年龄的增加而增加,这可能表明脉冲星辐射频谱的极大值逐渐向射电波段演化;3.脉冲星离银道面的距离|z|随年龄的增加而增加,这意味着多数脉冲星可能都是离银道面而去的。     

脉冲星“晃荡”所产生的引力辐射

本文得出了含有自引力、内应力和内部运动项的脉冲星“晃荡”的多极引力辐射公式,并用该公式估算了脉冲星Crab和Vela的引力辐射功率,最后讨论了该公式的理论意义。     

脉冲星磁场的演化

综述了前人对于单个脉冲星磁场的起源和演化的研究结果及其最新进展。脉冲星磁场的起源有多种模型，其所对应的初始磁场有两种位形：磁场束缚在核内和磁场束缚在壳层中。脉冲星的磁场如何演化，没有一致的结论。有各种观测证据可能直接或间接表明磁场的演化行为，如根据特征年龄和运动学年龄的差异可以推断出脉冲星磁场按指数规律衰减，而根据特征年龄与超新星遗迹年龄的差异或几颗年轻脉冲星的制动指数可以认为年轻脉冲星的磁场可能是增强的。脉冲星的样本合成研究（数值模拟）是研究脉冲星磁场演化的重要方法。模拟结果表明，假定脉冲星磁场按指数衰减，特征衰减时标必须为10^7yr或更长。而壳层中磁场的欧姆耗散模型数值计算显示脉冲星磁场演化行为因冷却模型和状态方程的取法不同而异，但最终无明显的衰减。由自转变慢诱导的脉冲星核内部磁场向壳层中扩散模型的计算表明脉冲星磁场的衰减只发生在10^7-10^8yr这段时间内，磁场衰减1－2个量级。     

脉冲星参数统计和演化

统计分析了目前发现的几种脉冲星的自转周期和表面磁场以及空间的分布情况,揭示出毫秒脉冲星比普通射电脉冲星、LMXB(低质量X射线双星)比HMXB(高质量X射线双星)的空间分布要更加弥散;孤立毫秒脉冲星自转周期分布的峰值为4.7 ms,而普通脉冲星的相应值为0.6 s,双星中毫秒脉冲星这一值为3.5 ms; FERMI脉冲...     

低能损率射电脉冲星辐射研究

脉冲星辐射理论认为,当中子星旋转磁场产生的感应电场及电压降低,以致不能产生足够多的正负电子对时,其射电辐射将消失,即"死亡".统计分析了34颗"死亡线"以下源,即低能损率射电脉冲星的空间分布及自转周期等物理性质.首先,这类脉冲星都是场星,与特殊种类脉冲星和高能辐射脉冲星没有明显的相关性;其次,这类脉冲星大多分布在低银纬和距离太阳系较近的区域;再次,这类脉冲星具有较大的特征年龄和较长的自旋周期;最后,这类脉冲星1400 MHz射电光度L1400和自转能损率˙E弱相关.低能损率射电脉冲星可能是由于星体通过辐射损失能量,导致自转减慢,自转能损率降低至"死亡线"以下.建议对于低能损率射电脉冲星的搜寻,应针对银河系场中年老的、长周期的射电源,而无需针对特殊种类的脉冲星,也无需针对特殊的空间位置.目前我国正在运行的500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,FAST)具有较高的灵敏度,有望观测到更多低能损率射电脉冲星.     

毫秒脉冲星

毫秒脉冲星PSR1937 214的发现是近几年天体物理学中的一次重要事件。本文介绍了该星的发现史和主要观测事实。该星自转周期为1.557806449023毫秒,是转动最快的脉冲星。周期变率为1.24×10~(-19)秒/秒。在它的周围没有明亮的超新星遗迹。这颗脉冲星的引人注目的特征是磁场低和在P—P图上位置独特。文中还评述了解释这颗脉冲星的四种模型;(1)起源于吸积X射线双星的中子星,通过从伴星吸积物质而加速到毫秒周期;(2)Michel和Dessler提出的盘模型脉冲星中的普通一员;(3)双中子星并合体;(4)辐射年龄小的脉冲星。最后一种可能性是本文作者提出的。根据具有相似特征的脉冲星倾向于分布在同一条PP~(-5)等值线及可按等值线排成演化序列的事实,作者按光速圆柱磁能衰减来定义脉冲星辐射年龄t:B/8π∝PP~(-5)=C_0exp(-2t/τ)(τ为磁能衰减时标),井据此认为PSR1937 214和蟹状星云脉冲星、船帆座脉冲星都是辐射年轻的。     

Crab脉脉冲星巨脉冲研究进展

巨脉冲是一种持续时间很短的射电爆发现象,它们的流量密度往往比平均脉冲大几十倍、百倍,甚至千倍以上,成为脉冲星射电辐射中最显著、最突出的现象。Crab脉冲星自发现以来一直受到广泛关注,它是极少数能够发射巨脉冲的脉冲星之一。射电巨脉冲轮廓形状、微细结构、能量分布的充分研究,对揭示脉冲星辐射机制和具体辐射过程有重要意义。     

从光速圆柱磁能的衰减研究毫秒脉冲双星的演化

本文用脉冲星光速圆柱附近磁能的衰减理论研究了毫秒脉冲星的演化。文中从理论上给出了脉冲星到达辐射截止线时的年龄和自转周期,及现在的辐射年龄和从现在辐射年龄到达辐射截止线所需的时间。并用此理论对7颗脉冲双星的演化作了数值计算。     

FAST 19波束脉冲星漂移扫描巡天模拟

脉冲星搜索是500 m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope,FAST)的主要科学目标之一。针对FAST设备性能,模拟FAST脉冲星巡天,优化巡天方案,对即将开展的FAST脉冲星巡天项目具有重要的实用价值。基于Parkes多波束巡天、Parkes中纬度巡天和Parkes高纬度巡天的结果,利用脉冲星分布模拟软件包PsrPopPy,模拟得到了银河系中正常脉冲星和毫秒脉冲星的空间分布样本,并根据FAST设备参数进行了虚拟观测。结果表明,使用FAST 19波束接收机漂移扫描观测模式,在中心频率为1250MHz,带宽为400 MHz,每波束扫描时间为13.5 s,有效积分时间为6.0 s的情况下,在赤纬为-14~?12′～65~?48′天区内,可发现1600颗正常脉冲星和238颗毫秒脉冲星。为获得银河系中脉冲星自旋演化的样本,使用evolve代码进行了再次模拟。设置相同的观测参数的情况下,在全天范围内模拟探测到孤立正常脉冲星1749颗,并得到其在P-P图上的分布。     

脉冲星巡天观测进展和近邻脉冲冲星样本估算

射电脉冲星巡天是探测获取更多脉冲星的重要途径。首先介绍了影响射电脉冲星巡天效率的因素,着重分析灵敏度和观测频率两个重要因素,并通过定义脉冲星探测率,简化对脉冲星巡天效率的估算。此外,总结了现有脉冲星巡天项目,利用Parkes多波束脉冲星及两次扩充巡天(Swinburne中纬度脉冲星巡天和Parkes高纬度脉冲星巡天)结果,采用包含时间演化的脉冲星分布模拟软件PsrPopPy,模拟得到脉冲星在银河系中分布的样本,并对近邻太阳系1 kpc距离内的脉冲星数目进行了估算,获得了近邻脉冲星样本,可为脉冲星高能辐射对探测宇宙线正电子谱影响等研究提供可靠输入量。     

银河系球状星团射电脉冲星的统计研究

球状星团是银河系中最古老的天体系统之一,其恒星密度极端高的核心有利于创造双星之间进行物质交换的环境,从而形成毫秒脉冲星双星、掩食脉冲双星、主序-毫秒脉冲双星、高轨道偏心率双星等双星系统,通过对这些系统进行研究有助于进一步认识球状星团的动力学、双星系统的演化和星际介质等相关问题。自30年前在球状星团中发现第一颗射电脉冲星至今,随着较高灵敏度射电望远镜的不断建成和使用,以及数据数字化处理能力的提高,天文学家在球状星团射电脉冲星的观测和理论研究方面取得很大进展。收集并分析了最新的球状星团脉冲星的数据,研究了球状星团射电脉冲星的自转周期和轨道周期的基本性质,讨论了球状星团脉冲星的搜寻,最后统计分析了双星系统,包括不同伴星类型的脉冲星的分布以及掩食双星系统的性质。     

脉冲星的辐射机理

脉冲星辐射特性和我们熟知的热辐射绝然不同,属于非热辐射。辐射区很小,辐射光度与太阳的光度差不多,而辐射能密度要比太阳的能密度高出十几个数量级。脉冲星的射电辐射是幂律谱和高度线偏振,少数脉冲星还有光学、Ｘ射线和γ射线的脉冲辐射,而且也都是幂律谱。脉冲星的这种非热辐射是由高能带电粒子在磁场中作加速运动所产生的。脉冲星的高能带电粒子是怎样来的?非热辐射又是怎样产生的呢?脉冲星的磁层和光速圆柱脉冲星有没有大气层?地球有大气层,太阳也有大气层,中子星有没有大气层呢?发现脉冲星以前,人们曾推测中子星周围没有大气层存在。…