射电脉冲星的扇形波束模型 I：观测证据

我们提出了一种新的射电脉冲星波束模型，该模型基于这样一种情景：次级相对论性粒子沿偶极磁场中的磁通管运动时产生的宽带相干辐射，形成了一个具有独特性质的径向延伸子波束。整个射电波束可能由几个子波束组成，形成扇形图案。当只有一个或少数几个磁通管活跃时，扇形波束变得非常斑驳。该模型在波束结构以及对脉冲宽度与撞击角 $\beta$（视线与磁极之间的夹角）的关系、发射强度与波束角半径的关系的预测方面，本质上不同于圆锥波束模型。该模型的证据来自观测到的进动双星脉冲星的斑驳波束，以及针对 64 颗脉冲星样本发现的三个统计关系，其中 $\beta$ 主要通过利用旋转矢量模型拟合偏振位置角数据来确定。在适当的假设下，扇形波束模型可以重现 10\% 峰值脉冲宽度与 $|\beta|$ 之间的关系、发射强度与 $|\beta|$ 之间的反相关关系，以及 $|\beta|$ 与脉冲星距离散点图中的上边界线。我们研究了一种假设单个或少数磁通管产生窄带辐射的极度斑驳波束模型，发现其不太可能成为一个通用模型。文中讨论了扇形波束模型对射电和伽马射线脉冲星群体以及射电偏振研究的意义。