脉冲星磁极中的自由电子激光器

我们系统地研究了脉冲星射电高亮度辐射中的自由电子激光器。在本文中，我们数值计算了横向电磁波扭曲相对论电子束运动并沿着恒星半径（约10 km）传播的情况。对于不同的参数集合，射电域中产生的电子束簇产生相干辐射，带宽达3 GHz。脉冲功率常常达到$10^{13}$ W，对应亮度温度为$10^{30}$ K。这些脉冲的持续时间约为纳秒级。在脉冲星射电辐射的背景下，我们的结果表明，激光器可以产生 elementary 脉冲，这些脉冲构成了几十微秒持续时间的观测微观结构。该过程主要取决于束流粒子能量、数密度和背景磁场，但对横向波参数影响较小。我们证明，在脉冲星磁极中使用横向电磁wiggler的自由电子激光器，更倾向于在适度的洛伦兹因子（$\gamma \geq 100$）、较高的束流密度（$n \gtrsim 0.1 n_{textrm{GJ}}(r_ ast)$）以及背景磁场较低（$B_0 \leq 10^{-2}$ T）的大高度处工作。