磁星耀斑经共振回旋散射的光谱修正
高能天体物理现象
2020-08-19 v2
摘要
本文考虑了高能磁星耀斑经共振回旋散射（RCS）的光谱修正。在能量耀斑期间，从恒星表面附近磁捕获火球发出的光子应与磁层电子或正电子发生共振相互作用。我们通过一个简单的思想实验表明，此类散射粒子预期沿闭合磁力线以温和相对论速度运动，这将由于多普勒效应而轻微移动入射光子能量。我们发展了一个单次 RCS 光谱修正的玩具模型，该模型同时纳入了来自捕获火球的真实种子光子谱以及粒子速度场，后者是耀发磁层所特有的。我们表明，我们的光谱模型可有效地由单一参数表征，即火球的有效温度，这使我们能够以低计算成本拟合观测光谱。我们证明，我们的单次散射模型与 SGR 1900+14 中等耀斑的 Swift/BAT 数据惊人地一致，对应于 - keV 的有效火球温度，而同一源的巨耀斑的 BeppoSAX/GRBM 数据可能需要更精细的模型以包含多次散射效应。尽管如此，由于目前尚无基于物理动机的磁星耀斑光谱标准模型，我们的模型可成为研究磁星爆发的有用工具，从而揭示耀发磁层中隐藏的性质。
引用
@article{arxiv.2004.09541,
title = {Spectral Modification of Magnetar Flares by Resonant Cyclotron Scattering},
author = {Shotaro Yamasaki and Yuri Lyubarsky and Jonathan Granot and Ersin Gogus},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.09541},
year = {2020}
}
备注
12 pages, 6 figures, accepted to MNRAS; Appendix B is added