脉冲星极冠上方的粒子加速区：电子和正电子对形成前沿

我们研究了由惯性系拖曳效应产生的静电场引起的脉冲星极冠（PC）附近的自洽粒子加速。测试粒子从平行于开放磁场线的电场中获得能量，并通过曲率辐射（CR）以及与中子星（NS）表面软热 X 射线的共振和非共振逆康普顿散射（ICS）损失能量。从恒星表面加速的电子辐射的伽马射线在强磁场中产生电子对，这些电子对屏蔽了对形成前沿（PFF）之外的电场。部分产生的正电子可被加速返回表面，并产生伽马射线和电子对，从而在表面上方形成另一个 PFF。我们发现 ICS 光子控制表面附近的 PFF 形成，但由于电子和正电子散射软光子的角度不同，正电子引发的级联在表面上方发展并屏蔽加速电场。因此，在 ICS 能量损失占主导的情况下，从 NS 表面进行稳定加速是不可能的。然而，我们发现稳定加速区可能出现在表面上方一定距离处，在那里 CR 主导电子和正电子的能量损失，并且电子和正电子 PFF 之间存在上下对称性。我们研究了 CR 控制的加速区电压、宽度和表面上方高度对脉冲星及其软 X 射线发射参数的依赖关系。对于大多数脉冲星，我们发现加速将在 NS 表面上方 0.5 - 1 个恒星半径的高度开始。