部分特殊脉冲星的演化研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 黄海涛 |
| 答辩日期 | 2022-05-25 |
| 文献子类 | 硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 周霞 |
| 关键词 | 脉冲星，中子星，自转演化，热演化，磁场演化 |
| 学位名称 | 理学硕士 |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 其他题名 | Evolution of some Special Pulsars |
| 英文摘要 | 脉冲星是一类快速旋转、高度磁化的致密天体，其理论对应体为中子星。中子星内部物质处于极度致密的环境，由于其同时集强相互作用、弱相互作用、电磁作用和引力作用四种基本相互作用于一身，是天体物理、粒子物理和核物理天然的理想实验室，相关研究一直是天文领域的前沿及热门。 脉冲星的观测覆盖了从射电到γ射线的全电磁波波段，GW170817事件引力波信号的探测则开启了脉冲星观测的多信使时代。这些丰富的脉冲星观测给出了许多有趣的现象，如磁星的软γ射线暴、RRAT (Rotating Radio Transients)射电辐射的重复发射、LMXB (Low Mass X-ray Binary)中的X射线暴和致密双星系统的引力波辐射等。同时脉冲星具有大范围的自转周期分布（1.396 ms-23.5 s），且在P-dP/dt图上呈现聚类分布，表现为多个族群。同一类型的天体为何会表现出如此多的不同特征？有着如此大范围的周期分布？以及是如何演化出如此多的族群？ 以往的工作指出PSR B0950+08是一颗年老高温的脉冲星，而近期的研究显示其动力学年龄比特征年龄要小一个量级；PSR J0250+5854 和PSR J2251–3711是两颗新近发现的长周期脉冲星，周期分别为23.5 s和12.1 s，并且它们在P-dP/dt图上处于典型的XDINS (X-ray Dim Isolated Neutron Star)的位置，却只有射电辐射而没有在X 射线波段被探测到。本工作以这三颗特殊脉冲星为例，重点考虑转动演化与热演化的耦合效应，结合射电与X射线热辐射的观测数据，研究不同脉冲星演化模型，期望得到不同脉冲星族群之间的联系，限制部分脉冲星演化的关键参数，揭示脉冲星可能的起源。 我们利用新疆天文台南山26米射电望远镜对PSR B0950+08近14年的测时观测数据，给出其计时观测结果，结果显示制动指数有着大范围变化（-367392~168883），并表现出准周期振荡的行为。通过对比，我们发现短周期振荡调制的长时标磁场衰减模型能解释该源自转频率导数和制动指数的振荡及年龄等问题。结合PSR B0950+08的年龄和表面温度，我们认为：对于偏小的动力学年龄而言，无需额外的加热机制即可解释其表面温度，并可限制其年龄为：(2.87-5.58) Myr；对于其特征年龄而言，化学加热和涡丝爬行加热能合理解释其年老高温问题。涡丝爬行加热机制使脉冲星能在老年阶段保持一个较高温度；在化学加热机制下，表面温度限制PSR B0950+08的年龄为：(17.10-17.19) Myr，并给出其初始自转周期P0< 17ms。 对于长周期脉冲星PSR J0250+5854和PSR J2251--3711，我们对比了四种不同的制动机制：磁场衰减模型、磁倾角演化模型、回落盘吸积模型和r模不稳定性，在P-dP/dt图上得到了各自对应的演化路径，成功解释了其自转周期及周期导数。结合其热辐射光度上限，我们发现：(1)在磁场衰减模型下PSR J0250+5854和PSR J2251--3711可能由磁星演化而来，磁场衰减的磁能释放提供了热辐射光度的能量来源。(2)磁倾角演化模型下PSR J0250+5854可能由磁星或普通射电脉冲星演化而来，而PSR J2251--3711很有可能一直是一颗射电脉冲星。(3)回落盘模型能够解释热辐射的光度上限，却无法解决在吸积相仍有射电辐射的问题。(4)r模不稳定性对脉冲星演化产生作用的时间段为~102 yr，对于PSR J0250+5854和PSR J2251--3711长时标的热演化，r模不稳定性的影响在晚期可以忽略不计。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 80 |
| 源URL | [http://ir.xao.ac.cn/handle/45760611-7/5166]  |
| 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 | 黄海涛. 部分特殊脉冲星的演化研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆天文台
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