脉冲星射电辐射束半径与周期关系的研究

【摘要】脉冲星具有很强的磁场,进行高速自转,自转周期相当稳定。它的自转轴与磁轴之间的夹角称为磁倾角α。脉冲星周期性发出的单个脉冲按周期进行叠加之后得到稳定的积分轮廓。积分轮廓呈现为单峰、双峰、三峰和多峰等多种形态。对于具有较好对称性的脉冲轮廓可以由脉冲星辐射束的核锥模型进行解释。而对于形状复杂的一些不规则多峰情况,则可以用补丁模型来进行解释。脉冲轮廓的性质与辐射机制的研究有直接的关系。自从发现第一颗脉冲星以来,人们就在研究它的辐射机制,并且取得了很大的成果。但是,由于人们无法直接观测到脉冲星的内部结构,脉冲星辐射机制的有关问题仍没有得到很好的解决。本论文主要研究了脉冲星的可直接观测量周期和计算得到的辐射束半径之间的关系,该关系对于研究辐射束的性质以及辐射机制都很有意义。前人已经对脉冲星辐射束半径与周期的关系进行过研究,他们在研究的过程中取了一个下限值,得出脉冲星辐射束半径与周期呈现出—1/2和—1/3次方这两种指数关系。我们在进行研究的时候选取了欧洲脉冲星网站中已经公布的信噪比较好的、偏振位置曲线较明显的87颗脉冲星。首先我们对选取好的每颗脉冲星分别作了偏振轮廓图,求出了偏振位置曲线中的斜率最大值。由于磁倾角α难以确定,所以我们就设定α的值分别为90°,60°,45°和30°,这样就可以求出对应的四个撞击角β。脉冲宽度W有WPP、W50。和W10。三种取值方式,其中WPP是双峰以上距离最远的峰峰宽,W50是最高峰值的50%所对应的宽度,W10是最高峰值取的10%所对应的宽度。对脉冲轮廓是双峰及以上的情况,可以取WPP、W50和W10三种值,若为单峰,就只能取W50和W10两个值。根据磁倾角α的四个取值,则每颗脉冲星可以计算出12个或8个辐射束半径值。取它们平均值作为辐射束半径的值,均方差为误差,这样就可以求出脉冲星辐射束半径与周期之间的关系。相比于前人的工作,本文用了更加清晰和严格的样本选择标准,而且前人的工作主要基于假设磁倾角为90度,计算出的辐射束半径的下限值与周期的关系。本论文试图验证不依赖于磁倾角的值的辐射束半径与周期的关系。结果发现当脉冲星周期小于0.85秒时,辐射束半径正比与周期的—1/2次方。周期大于0.85秒时,辐射束半径与周期之间并没有明显的指数关系,但这可能与选择效应有关。当假设脉冲星的磁倾角为90度时,计算得到的辐射束半径符合正比于周期的—1/2次方的下限关系,与前人的结论—致。
【作者】魏丁丁；
【导师】游霄鹏；
【作者基本信息】西南大学，理论物理，2014，硕士
【关键词】脉冲星；辐射机制；辐射束；周期；

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