Изгибное гамма-излучение в полярных областях радиопульсаров с недипольным магнитным полем

• Автор: Барсуков, Дмитрий Петрович
• Шифр специальности: 01.03.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 215 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Электродинамика пульсарной трубки

1.1 Введение

1.1.1 Радиопульсары

1.1.2 Модель Голдрайха-Джулиана

1.2 Электродинамика внутреннего зазора. Недипольное магнитное поле

1.2.1 Недипольное магнитное поле

1.2.2 Модель Аронса-Шарлеманна

1.2.3 Осесимметричная общерелятивистская модель

1.3 Двух-дипольна я модель

1.3.1 Координаты
1.3.2 Магнитное поле
1.3.3 Электрическое ноле
2 Гамма излучение радиопульсаров
2.1 Введение
2.1.1 Наблюдение гамма-излучения пульсаров
2.1.2 Основные модели гамма-излучения
2.2 Изгибное гамма-излучение первичных электронов
2.2.1 Схема вычислений
2.2.2 Результаты
2.3 Нерезонансное комптоновское гамма-излучение
2.3.1 Схема вычислений
2.3.2 Результаты
2.4 Влияние радиуса пульсарной трубки на изгибное гамма-излучение
2.4.1 Введение
2.4.2 Изменение радиуса трубки
2.4.3 Результаты
2.5 Заключение
3 Тепловое ренгеновское излучение полярных шапок
3.1 Введение
3.2 Основные модели
3.2.1 Модель Аронса-Шарлеманна
3.2.2 Модель Муелимова-Хардинг
3.3 Обратный ток позитронов
3.3.1 Схема вычислений
3.3.2 Электрическое поле диода с учетом генерации частиц
3.3.3 Решение уравнений
3.3.4 Результаты
3.4 Линейная модель
3.5 ЕхВ-дрейф в пульсарной трубке
3.5.1 Схема вычислений
3.5.2 Результаты
3.5.2.1 Случай Ра = РаЪ$
3.5.2.2 Случай < РА >= Р%ы
3.5.2.3 Высота верхней обкладки
3.6 Заключение
Заключение
Литература
Приложения
Приложение А. Электродинамика внутреннего зазора. Дипольное поле
А.1 Модель Аронса-Шарлеманна
А.1.1 Магнитное поле
А.1.2 Электрические токи
А.1.3 Электрическое поле
A.2 Общерелятивистская модель
А.2.1 Координаты
А.2.2 Магнитное поле
А.2.3 Плотности зарядов
А.2.4 Электрическое поле
Приложение Б. Процессы в пульсарной трубке
Б.1 Изгибное излучение
B.2 Резонансное комптоновское рассеяние
Б.З Распространение фотонов
Б.4 Рождение электрон-позитронных пар
Б.5 Рождение связанных электрон-позитронных пар
Б.6 Расщепление фотонов
Таблица 1. Основные обозначения
Обозначение Название и определение Ссылка
Константы
ар Постоянная тонкой структуры ар ~ 1/137.0359895
с Скорость света с = 2.99792458 101и см/с
е Заряд электрона е « 4.8032 10-ш ед. СГС
m Масса электрона тп ~ 0.91093897 10-2' г
Комптоновская длина волны электрона
Лс Лс и 2.42631 10“10 см
ге Классический радиус электрона
ге = 2.81794092 10“13 см
Томпсоновское сечение ат = 0.605246 10“24 см2
h Постоянная Планка к кз 6.6260755 10"27 эрг/ с
п Постоянная Планка Н « 1.054 10“27 эрг/ с
кв Постоянная Больцмана кд ~ 1.380658 10~1(! эр[’/К
Постоянная Стефана-Больцмана ив = 5.67051 10“5 эрг см-2 с~1К~л
G Гравитационная постоянная С ~ 6.673 10“8 см3 г“1 с-2
Mq Масса Солнца « 1.989 1033 г
Геометрия
в, ф Углы в полярной системе координат
Физические величины
Ё, В Вектора напряженности электрического и .магнит
ного полей
Е\ Составляющая электрического поля, параллельная магнитному полю; Е = (Е В)/В Раздел §1
Ф Электростатический потенциал

Т Температура
Параметры радиопульсаров и нейтронных звёзд
Р Период пульсара Раздел §1
О. Угловая частота вращения пульсара; Q = 4? Раздел §1
т Характеристический возраст пульсара (1.6), Раздел §1
Mns Масса нейтронной звезды Раздел §1
а Радиус нейтронной звезды- Раздел §1
тп Дипольный магнитный момент нейтронной звезды (1.7), Раздел §1
гьс Радиус светового цилиндра; rtc — с/ (1.11), Раздел §1
во Угловой размер пульсарной трубки; во ~ yjÇla/c Раздел §1
PGJ Плотность Голдрайха-Джулиана; pgj ~ (1.15), Раздел §1
в0 Напряженность магнитного поля на магнитном полюсе; В0 = 2 т/а3' (1.10), Раздел §1
и Расстояние от центра нейтронной звезды, измерен
ное в её радиусах; г) = г/а
VLC Радиус светового цилиндра гьс, измеренный в радиусах нейтронной звезды; г)вс = гьс/а

Рис. 1.2. На рисунке показаны ориентация базисных векторов ех, еу, е2 в двух-дипольной модели [6], а также выбор углов х и фп-
данной силовой линии для случая и > 1. Как видно из рисунка из-за втягивания силовых линий возникает вторая точка, где кривизна оказывается равной нулю, причем высота этой точки растет с ростом V. Кроме того видно, что радиус кривизны рс даже при V = 10 остается большим, чем -ща.
Большим преимуществом малоуглового приближения является то, что при его применении очень легко найти силовые линии магнитного поля (1.66) [6]. Уравнение для магнитных силовых линий имеет вид:
Ар Вг с1в вё . фф Вф
Т8 = ~В' = -В' тв = -В (1-71)
здесь а - параметр вдоль силовой линии. В малоугловом приближении в -С 1 для поля (1.66) его можно переписать в виде:

Т)~г = 2 “ 41) сов ф (1.72)
рв— = Х(р)ьтф (1-73)

Введем новые переменные
0 =/Л? и р = со$ф (1-74)
тогда уравнения (1.72) и (1.73) примут вид
Ф/ X Фр. X
и Иц ~ ~ р3/2 / ( )
Введем новую переменную г/ определенную как [6]:
и А3 /3 /1 + и и(3и2 — 5)'
и А /3 (1 + и и(3и2 — 5)
Т/ ~ 4ч/ТТТд (2 П Ти) “ (1 -и2)2 )
(1.76)