磁星硬X射线发射机制研究
高能天体物理现象
2015-06-03 v2
摘要
磁星的持续活动与持续向磁层注入相对论性粒子的放电过程相关。磁星周围的大型活动磁环必须充满出流粒子，这些粒子通过共振散射与辐射相互作用并产生电子-正电子对。出流能量被转化为大量e±对，直到等离子体进入磁环外部区域（磁场降至10^13 G以下）。在外区，被出流散射的光子不会转化为e±对，出流将其能量辐射殆尽。逃逸辐射在磁星能谱中形成明显的硬X射线峰，具有以下特征：(1)其光度L=10^35-10^36 erg/s可轻易超过磁星表面的热光度；(2)其能谱从10 keV延伸至MeV波段，具有陡峭的谱指数，该指数取决于目标相对于视线方向的倾角；(3)各向异性的硬X射线发射随磁星自转呈现强脉冲特征；(4)发射能谱通常在1 MeV附近达到峰值，但峰值位置随自转周期显著振荡；(5)在光子能量低于1 MeV时，发射以异常偏振模式为主；(6)减速后的正负电子对在磁环顶部累积并湮灭，发射光度L_ann~0.1L的511 keV谱线。特征(1)-(3)与现有数据吻合；(4)-(6)可通过未来观测检验。
引用
@article{arxiv.1201.0664,
title = {On the mechanism of hard X-ray emission from magnetars},
author = {Andrei M. Beloborodov},
journal= {arXiv preprint arXiv:1201.0664},
year = {2015}
}
备注
18 pages, 10 figures, accepted to ApJ