脉冲星的星⻛制动模型以及脉冲星周期跃变和磁层关系的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 寇菲菲
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| 答辩日期 | 2018-06 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 王娜 ; 仝号 |
| 关键词 | 中子星 脉冲星 周期跃变 模式变换 星风制动模型 |
| 学位名称 | 理学博士 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | The Wind Braking Model and Connection between Pulsar Glitch Activity and Magnetospheric Behavior |
| 英文摘要 | 通过对制动指数的观测可以探究脉冲星自转减慢的制动机制，目前有11颗年轻脉冲星有长期稳定的制动指数，但是大部分脉冲星的并不稳定，甚至被计时噪声所左右。此外观测发现年轻脉冲星的自转更加不稳定，表现为自转减慢率或制动指数的变化。如何自治的理解这些观测现象成为研究脉冲星制动机制的挑战。但是间歇脉冲星的发现为研究脉冲星辐射和自转提供了新思路，其他几颗脉冲星的观测发现，脉冲轮廓随自转减慢率的变化而不同，这些观测现象说明脉冲星的自转和辐射是相关联的。 星风制动模型是在考虑磁层中粒子加速和辐射过程下建立起来的，因此可以将脉冲星的辐射和自转减慢自然地联系起来。我们通过考虑磁层加速区中的粒子效应，磁倾角和自转的联合演化以及辐射停止后的“死亡”效应来完善星风制动模型。在星风制动模型下，随着脉冲星自转减慢，脉冲星会由磁偶极辐射制动主导演化到由粒子辐射制动主导，预期的制动指数介于1和3之间，因此可以自然地解释年轻脉冲星小于3的制动指数的观测；而考虑磁倾角和自转的联合演化后，脉冲星的磁倾角在制动力矩驱使下会逐渐减小（自转轴和磁轴趋于平行），因此脉冲星的制动指数在磁偶极辐射制动主导阶段会大于3，可以解释PSRJ1640-4631的制动指数的观测。利用Crab脉冲星相对较全面的观测信息，计算发现磁层加速区中的初级粒子密度至少为100倍的GJ电荷密度。磁层性质与磁层中的粒子息息相关，因此粒子密度的变化将会导致脉冲星的自转不稳定性，实际上粒子密度的变化有两种形式，将分别导致不同的观测现象：磁层加速区中初级粒子密度幅度比较大的增大或减小，会影响脉冲星的制动力矩，从而导致脉冲星自转频率的变化；磁层加速区中初级粒子密度随时间实时的变化，会影响制动力矩的变化率，从而导致脉冲星自转频率更高阶的变化，比如，也就是制动指数（n）。此外，粒子密度的随机起伏将会导致的随机变化。考虑脉冲星的“死亡”效应后，正常脉冲星（包括年轻脉冲星）在周期-周期导数图上最终会向“死亡谷”演化，因此磁星并不是由年轻脉冲星演化而来。 在大多数周期跃变发生时，并没有观测到辐射特征的变化。然而最近的观测发现年轻脉冲星的自转减慢率或制动指数在跃变后发生变化（扣除跃变参数后）。更有趣的是，三颗射电脉冲星在跃变时，自转减慢状态和辐射模式发生变化，这为探究脉冲星内部结构和边部磁层的关系提供了观测依据。 我们利用南山观测站对脉冲星的到达时间观测数据，分析PSRB2035+36的长期自转减慢行为和脉冲轮廓变化，发现PSRB2035+36在MJD52950发生一次幅度比较小的跃变，△v/v~7.7（8）×10^(-9)，但是跃变时自转频率的相对变化比较大，A/v~0.067（8）；跃变后的800天内自转减慢率持续增大，与正常跃变后自转减慢率的变化趋势相反，且跃变后自转减慢率比跃变前平均增大了9.6%；跃变前自转减慢率有明显起伏，但是跃变后很稳定。此外，辐射模式也伴随跃变发生明显变化：跃变后脉冲轮廓变窄；跃变后有两种稳定积分脉冲轮廓（辐射模式），脉冲星在这两种辐射模式间切换；长期来看窄的脉冲轮廓主导趋势越来越明显。 脉冲星的周期跃变一般认为是星体内部结构变化导致的；自转减慢率变化和辐射变化一般认为来自于星体外部磁层的起伏。PSRB2035+36的观测说明磁层的变化与周期跃变有关，也就是说星体内部结构的变化有可能导致外部磁层的起伏。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 100 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/2482]  |
| 专题 | 研究生 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 寇菲菲. 脉冲星的星⻛制动模型以及脉冲星周期跃变和磁层关系的研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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