PDF《毫秒脉冲星的高能辐射》

08 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 10263001) ;

云南大学校青年基金资助项目( 2003Q029C) . 作者简介: 方军( 1984- ) , 男, 云南人, 硕士生, 主要从事毫秒脉冲星方面的研究工作. 通讯作者: 戴本忠, 男, 云南人, 副教授. B

0 s l + r l -

3 = B0 d R + r R -

3 , (1) 外隙回流粒子回流过程中通过曲率辐射不断发出 光子[ 6] . 由于在 R ~ R + r 处场强为强局部场, 其 曲率半径很小, 外隙回流粒子在将通过曲率辐射损 失其大部分剩余能量. 由于强磁场的存在, 将产生 e 对, 能量存于一有效面积为 A

1 eff 的星体表面, 并 产生热软 X 射线. 其光度、 面积、 有效温度分别为 L th1 X 1.

4 1025 f m B

0 d

104 T P -

5 3 -

3 W;

(2) A

1 ef f ( r)

2 ;

(3) T

1 m = L

1 x A eff

1 4 3.

0 106 B

0 d

104 T

1 4 P -

5 12 -

3 r -

1 2 K. (4) f m 为外隙相对尺度, P-

3 = P/ (10-

3 s), 为 玻耳兹曼常量. 尽管回流粒子不断损失能量, 但到达星体表面 附近时仍剩有一定能量, 并将能量存于一面积为 A

2 eff 的区域中, 产生较硬 X 射线. 其光度、 面积、 有 效温度分别为 L th2 X mec2 ( R ) ( 1+ ( ( R + r )/ s( R ))3 )

1 3 ;

(5) A

2 ef f B

0 d B

0 s f m r

2 p;

(6) T

2 m 7.

8 10

6 B

0 s

107 T

1 4 P -

1 6 -

3 1 + ( R + r ) s( R )

3 -

1 12 K . (7) s( R ) = ( mec2 l2 / (2e2 r) )1/

3 , l5 = l / (105 cm) , rp = ( R

3 / R L) 1/

2 , R L 为光速圆柱面半径. 外隙中带电粒子将在很短时间内被加速到相 对论性能量, 并达到稳态, 由此可估计出外隙相对 尺度 f m 7.

0 10-

2 P

26 21 -

3 B

0 d

104 T -

4 7 r

2 7 s . (8) 回流粒子回流过程中产生的曲率光子与星体 表面上约 rs 处在强局部场下产生次级e 对, 这些 e 对通过同步辐射产生幂律 X 射线, 有rs R l R 15B

0 s Bq E

2 mec2

1 3 -

1 , (9) B q = 4.

4 10

9 T , 可见, 如果 (15B

0 s / Bq) ( E / ( 2mec

2 )) >

1, 则星体表面可产生次级 e 对. 幂律 X 射线光度为 L non X

2 10 -

4 f -

1 4 m P - 0.

25 -

3 B0 d

104 T - 0.

75 rs R

2 rin R L -

19 8 L sd, (10) L sd = 3.

8 1028 ( P / ms)-

4 ( B /

104 T )2 W, 为自旋 能损率. 外隙粒子的同步- 曲率辐射产生 射线, 其光 度由下式给出 L = 3.

8 1028 f

3 mP-

4 -

3 B

0 d

104 T

2 W. (11)

2 理论模型与观测比较 在所有

1 000 多颗脉冲星中, 现观测到的毫秒 脉冲星约有

120 颗[ 7] , 其中

11 颗已在 X 射线波段 观测到脉冲现象. 我们利用上述模型对已在 X 射 线波段观测到的毫秒脉冲星进行理论计算, 计算结 果见表 1. 表1中, 第1列为毫秒脉冲星的名字, 第2列为观测到的脉冲周期, 第3列为脉冲星磁场, 第4列为观测到的 X 射线光度, 第5列为自转能损, 第6列为外隙相对尺度, 第

7、 第8列分别为软 X 射 线及硬 X 射线的有效温度, 第9列为模型计算的 X 射线辐射光度, 最后

1 列为模型计算的 射线辐射 光度. 表1中给出的

11 颗X射线的理论计算结果的 模型参数分别为: 对J0751 + 1807, B1821 - 24, J0218 + 4232, 用参 数l5 = 1, Bs/ B d = 100, rin/ R L = 0. 5. 对B1957+ 20, B1927+ 21, 用参数 l5 = 1, Bs/ B d = 100, rin/ R L = 0. 8. 其他

6 颗的参 数为l5 = 0. 1, Bs/ B d = 100, rin/ R L = 0. 95. 其中 X 射线的观测光度 L obs X 为0.

1 ~ 2.

4 keV 波段内的 观测值. 图1中我们分别给出了