同步曲率损失下带电粒子的紧凑公式、动力学与辐射

我们考虑带电粒子沿弯曲磁力线运动并绕其旋转的基本问题，修正了 Cheng 和 Zhang (1996) 引入的同步曲率辐射公式。我们提供了更紧凑的表达式来评估单个粒子发射的谱，确定了控制曲率主导区与同步辐射主导区之间过渡的关键参数。该参数依赖于磁力线的局部曲率半径、回旋半径和投掷角。我们通过自洽地考虑辐射损失来数值求解发射粒子的运动方程，并给出了当电场加速与其辐射损失平衡时粒子产生的辐射谱，正如在脉冲星磁层外隙中所假设发生的那样。我们计算了沿粒子轨迹平均的辐射谱，发现谱在峰值前的斜率依赖于发射区的位置和大小。我们展示了这一效应如何导致多种同步曲率谱。我们的结果强化了这样的观点：纯粹的同步辐射或曲率损失通常不足以描述粒子运动上的辐射反作用以及发射光子的谱。最后，我们讨论了这些计算在不同天体物理场景中的适用性。