磁星大气中的 X 射线偏振——模式转换效应

磁星是磁化最强的中子星，也是 X 射线偏振测量最有希望的目标之一。成像 X 射线偏振测量探测器（IXPE）是首颗致力于在偏振 X 射线波段探索天空的卫星，迄今已观测了四颗磁星。要正确解读 IXPE 的结果，需要发展新的大气模型，能够同等恰当地考虑磁化真空与等离子体的效应。本文通过计算在不同磁场强度/取向、有效温度条件下，并允许完全或部分绝热模式转换的平面平行大气模型，研究了真空共振处的模式转换对磁星辐射偏振特性的影响。完全模式转换导致主导偏振模式从异常（X）模式切换到寻常（O）模式，切换能量随磁场强度增加而降低，在磁场强度 B=10¹⁴ G 时约发生在 0.5 keV。与标准等离子体大气相比，部分绝热模式转换导致偏振度降低。当 B=10¹⁴ G 时未发生主导模式切换，而在较低磁场 B=3×10¹³ G 时则出现两次切换。最后，通过将我们的模型纳入光线追踪代码，计算了星体表面不同发射区域和不同观测几何下在无穷远处预期的偏振信号。讨论了利用 IXPE 及未来软 X 射线偏振仪（如 REDSoX）观测 QED 特征的可能性。