脉冲星磁层重联层的物理条件

Dmitri A. Uzdensky; Anatoly Spitkovsky

doi:10.1088/0004-637X/780/1/3

脉冲星磁层重联层的物理条件

高能天体物理现象 2015-06-11 v1 等离子体物理

作者: Dmitri A. Uzdensky , Anatoly Spitkovsky

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摘要

旋转脉冲星的磁层在光柱 (LC) 之外自然会形成电流片。该电流片中的磁重联不可避免地会在几个光柱半径范围内耗散掉非微不足道的脉冲星自转减速功率。我们建立了该环境下重联的基本物理图像，并讨论了其对观测到的脉冲伽马射线辐射的影响。我们认为重联以等离子体团主导的机制进行，通过多级次级岛/磁通量绳的层级链实现。等离子体团间的重联层受到强烈的同步辐射冷却，导致显著的等离子体压缩。利用这些电流层两侧的压力平衡条件、磁能耗散加热与同步辐射冷却之间的平衡以及安培定律，我们得到了层的关键参数（温度、密度和层厚度）的简单估算值。在赤道电流片外侧相对论性脉冲星风的共动参考系中，这些基本参数由重联上游磁场的强度唯一确定。对于蟹状脉冲星的情况，我们发现它们分别约为 10 GeV、 $10^{13} cm^{-3}$ 和 10 cm。在考虑了脉冲星风引起的整体多普勒增亮后，重联电流片产生的同步辐射和逆康普顿辐射可以分别解释观测到的脉冲高能 (GeV) 和甚高能 (~100 GeV) 辐射。此外，我们提出层级链中次级等离子体团的快速相对运动可能有助于脉冲星射电辐射的产生。

关键词

脉冲星磁层磁重联电流片等离子体团主导机制同步辐射冷却伽马射线辐射蟹状脉冲星

引用

@article{arxiv.1210.3346,
  title  = {Physical Conditions in the Reconnection Layer in Pulsar Magnetospheres},
  author = {Dmitri A. Uzdensky and Anatoly Spitkovsky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1210.3346},
  year   = {2015}
}

备注

20 pages, 2 figures

脉冲星磁层重联层的物理条件

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