旋转相对论电子层的集簇不稳定性与相干 synchrotron 辐射
天体物理学
2007-05-23 v2 加速器物理
等离子体物理
摘要
我们通过求解线性 Vlasov-Maxwell 方程来研究碰撞eless、相对论、有限强度、柱面带电粒子层在自由空间中的稳定性，并计算发射电磁波的功率。该层在与沿层面方向平行的外部磁场中旋转。该系统关乎脉星高亮度温度的理解，而这无法通过非相干辐射机制解释。相干 synchrotron 辐射最近也在用于粒子加速器中的 bunch 压缩器中观察到。我们考虑具有“热”能量扩散且因此具有非零径向厚度的平衡层。粒子与其滞后电磁自场相互作用。保留了 betatron 振动的效应。发现一种短程方位波数不稳定性，导致电荷和电流密度的调制。增长率随方位波数增加而增大，随 Lorentz 因子减小而减小，与总电子数平方根成正比。我们认为，当电子在波中被捕获的频率与增长率相当时，不稳定扰动的增长将饱和。因此我们可以为给定参数预测辐射谱。我们的预测亮度温度与粒子数的平方成正比，随方位波数的五三次方倒数比例，这与射电脉冲星观测到的谱线大致一致。
引用
@article{arxiv.astro-ph/0409645,
title = {Bunching instability of rotating relativistic electron layers and coherent synchrotron radiation},
author = {Bjoern S. Schmekel and Richard V. E. Lovelace and Ira M. Wasserman},
journal= {arXiv preprint arXiv:astro-ph/0409645},
year = {2007}
}
备注
15 pages, 9 figures, LaTeX; presented at the April Meeting in Denver, Colorado 2004; numerous typos corrected, one approximation removed, one new proof added, accepted for publication in Phys. Rev. E