论脉冲星级联的最大对子倍数

我们研究了高能脉冲星极冠中的电子-正电子对产生，以确定脉冲星在最有利条件下可以产生的对等离子体的最大倍数。本文补充并更新了我们在 Timokhin & Harding (2015) 中提出的对级联研究，更准确地处理了超强 $B>3\times10^{12}$G 磁场以及初级和次级粒子发射过程的影响。我们包含了由曲率辐射和同步辐射光子以及共振 Compton 散射光子产生的对。我们开发了一个电子-正电子级联的半解析模型，该模型能够有效模拟具有任意数量微观物理过程的对级联，并利用它探索了广泛脉冲星参数范围内的级联性质。我们论证了最大级联倍数不能超过约 $几 \times 10^5$，并且该倍数对脉冲星周期的依赖相当弱。最高倍数是在磁场为 $4\times10^{12}<B<10^{13}$G 且热表面温度 $T>10^6$K 的脉冲星中实现的。我们还推导出了几个与脉冲星电磁级联相关的物理量的解析表达式，这可能对未来的脉冲星级联研究有用，包括级联倍数的上限以及参数 $\chi$（强磁场中光子衰减表达式中的指数因子）的各种近似。