旋转供能毫秒脉冲星的磁层回流加热大气

我们计算了旋转供能毫秒脉冲星的精确大气模型，其中中子星（NS）的极冠由磁层回流从外部加热。穿透带电粒子的外部动压、能量损失与停止深度与大气模型自洽地计算，而非假设一个简化的辐射平衡深加热大气。我们使用精确的康普顿散射形式来建模出射 X 射线辐射的性质。发现深加热近似仅在大部分热量源自洛伦兹因子 $\gamma \gtrsim 100$ 的超高相对论轰击粒子时才成立。在相反 regime 下，大气呈现独特的双层结构：在光学厚冷等离子体之上覆盖一层过热的 optically thin 表皮。过热表皮强烈改变出射辐射：它在能谱中产生康普顿上散射高能尾，并将硬 X 射线的辐射束流模式从临边昏暗改为临边增亮。这种发射性质的剧烈变化会对推断的 NS 脉冲轮廓参数产生显著影响，例如中子星内部组成探测器（Neutron star Interior Composition ExploreR）所进行的那样。最后，回流粒子的能量分布与大气发射性质之间的联系提供了一种探测脉冲星磁层确切物理的新工具。