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强磁化高温等离子体的平均不透明度

高能天体物理现象 2022-10-26 v1

摘要

吸积脉冲星中发射区的几何与动力学结构由引力、辐射与强磁场之间的相互作用所塑造,这在极端条件下显著影响了等离子体的不透明度与辐射压。因此,定量考虑磁化等离子体不透明度是对X射线脉冲星发射区结构进行任何自洽建模的基本要素。我们给出了具有简单化学组成(即太阳氢/氦混合)的强磁化等离子体的Rosseland与Planck平均不透明度的计算结果。我们考虑了磁化等离子体的所有相关比不透明度,包括真空偏振效应以及电子-正电子对的贡献,其中对密度在热力学平衡近似下计算。磁化Planck平均不透明度决定了光学薄强磁化等离子体的辐射冷却。在kBT<0.1Ecyck_{\rm B}T < 0.1\,E_{\rm cyc}时,它比非磁化Planck不透明度小3倍;而在kBT>0.3Ecyck_{\rm B}T > 0.3\,E_{\rm cyc}时,由于回旋热过程,其增大了10210410^2 - 10^4倍。我们提出了一个简单近似表达式,足以准确描述磁化Planck不透明度。我们以表格形式提供了在温度范围1–300 keV、磁场范围3×101010153 \times 10^{10} - 10^{15} G以及宽泛等离子体密度范围内计算的Rosseland不透明度。我们表明,在X射线脉冲星吸积通道典型的质量密度下,电子-正电子对上的散射在温度大于50 keV时急剧增加了Rosseland不透明度。

关键词

引用

@article{arxiv.2210.09995,
  title  = {Mean opacities of a strongly magnetized high temperature plasma},
  author = {Valery F. Suleimanov and Alexander A. Mushtukov and Igor Ognev and Victor A. Doroshenko and Klaus Werner},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2210.09995},
  year   = {2022}
}

备注

14 pages, 12 figures, accepted for publication in MNRAS, added with data files and an interpolation code together with their description