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  • 發布時間:2019-05-17 09:41 原文鏈接: 研究發現大自轉減慢率比值的脈沖星可能存在

      中國科學院新疆天文臺脈沖星團組副研究員Rai Yuen關于間歇脈沖星在不同自轉減慢率下磁層電荷密度與磁傾角關系的研究成果發表在英國《皇家天文學會月刊》上(R. Yuen, 2019, MNRAS, 484, 1, 1359–1365)。

    磁層電荷密度隨磁傾角在5到85度之間的變化。其中,電荷密度用Goldreich-Julian 密度單位表示,虛線表示輻射“打開”狀態,實線表示輻射“關閉”狀態。各顏色的線條對應于自轉減慢率比值為1.5(藍色)、2(灰色)、3(綠色)和5(棕色)。

      隨著越來越多的脈沖星輻射特性的變化被觀測到,人們逐漸認為脈沖星磁層普遍存在某種突然變化。其中一個特殊的例子就是間歇脈沖星,它顯著的特殊性在于其輻射在“打開”和“關閉”兩個狀態之間切換。脈沖星可探測期間,輻射“打開”;脈沖星不可探測期間,輻射“關閉”。觀測顯示,PSR B1931+24 (Kramer et al.,2006)的輻射變化顯示存在著準周期性,是間歇脈沖星的一個典型樣本。前期的研究成果顯示PSR B1931+24輻射變化與自轉減慢率存在相關性,自轉減慢率在兩個不同值之間切換,并分別對應輻射“打開”和“關閉”狀態,兩個狀態的自轉減慢率比值為1.5。雖然已經有數個模型被用來解釋脈沖星輻射狀態轉換行為(Timokhin 2010; Li et al. 2012; Cordes 2013),但間歇脈沖星輻射狀態的轉換機制仍不清楚。

      Rai Yuen認為不同磁層狀態下自轉減慢力矩的離散變化可能會導致間歇脈沖星輻射狀態的轉換,每個不同的自轉減慢率對應一個含有特定電荷密度的磁層狀態,自轉減慢率的變化對應于電荷密度的跳變,從而導致自轉減慢率比值的突變。通過模擬,研究者給出了輻射“關閉”和“打開”狀態下磁層電荷密度隨磁傾角變化的關系曲線,結果顯示在輻射“關閉”狀態下磁層并非是真空的(如圖),這與傳統假設是相反的;在輻射“打開”狀態下磁層電荷密度基本不變,而在輻射“關閉”狀態下磁層電荷密度隨磁傾角的變化而變化。研究結果表明對于具有小磁傾角的間歇脈沖星,更可能探測到明顯的輻射間歇性;在輻射“關閉”狀態且自轉慢率比值高達6時,磁層存在特定的電荷密度,這意味著具有大自轉減慢率比值的脈沖星可能存在。在假設磁傾角和自轉減慢率比值之間存在簡單的相關性的情況下,可以預言隨著脈沖星變老,人們可以探測到自轉減慢率比值的變化。


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